高中物理 7.5 探究弹性势能的表达式课件 新人教版必修2.ppt

7 5探究弹性势能的表达式 课前回顾 1 发生弹性形变的物体的各部分之间 由于有 的相互作用而具有的势能叫做弹性势能 举例 卷紧的发条 拉长或压缩的弹簧 拉开的弓等都具有弹性势能 弹力 2 弹簧弹性势能的大小与 弹簧的 或 有关 二 弹力做功与弹性势能变化的关系1 弹力做正功时 弹性势能 弹力做负功时 弹性势能 2 弹力做的功等于弹性势能的 即W Ep Ep1 Ep2 劲度系数 伸长量 压缩量 减小 增加 减少量 一 弹力做功跟弹性势能变化的关系如图所示 O为弹簧的原长处 1 物体由O向A运动 压缩 或者由O向A 运动 伸长 时 弹力做负功 弹性势能增大 其他形式的能转化为弹性势能 核心要点突破 2 物体由A向O运动 或者由A 向O运动时 弹力做正功 弹性势能减小 弹性势能转化为其他形式的能 3 弹力做功与弹性势能变化的关系可表示为W Ep 特别提醒 弹力做功与弹性势能变化有唯一的对应关系 弹力做多少正 负 功 弹性势能减少 增加 多少 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 如图所示 一个物体以速度v0冲向与竖直墙壁相连的轻质弹簧 墙壁和物体间的弹簧被物体压缩 在此过程中以下说法正确的是 A 物体对弹簧做的功与弹簧的压缩量成正比B 物体向墙壁运动相同的位移 弹力做的功不相等C 弹力做正功 弹簧的弹性势能减小D 弹簧的弹力做负功 弹性势能增加 BD 2 弹簧原长为l0 劲度系数为k 用力把它拉到伸长量为l 拉力所做的功为W1 继续拉弹簧 使弹簧在弹性限度内再伸长l 拉力在继续拉伸的过程中所做的功为W2 试求W1与W2的比值 提示利用F l图象分析 解析拉力F与弹簧的伸长量l成正比 故在F l图象中是一条倾斜直线 如图5 33所示 直线下的相关面积表示功的大小 其中 线段OA下的三角形面积表示第一个过程中拉力所做的功W1 线段AB下的梯形面积表示第二个过程中拉力所做的功W2 显然 两块面积之比为1 3 即W1 W2 1 3 二 弹性势能 发生弹性形变的物体各部分之间由于弹力的相互作用而具有的势能 弹簧弹性势能的表达式1 如图所示 弹簧的劲度系数为k 左端固定 不加外力时 右端在A处 今用力F缓慢向右拉弹簧 使弹簧伸长到B处 若规定弹簧自由长度的弹性势能为零 则手克服弹簧弹力所做的功 等于弹簧的弹性势能 2 根据胡克定律F k l画出F随 l变化的图线如图所示 根据W F l知 图线与横轴所围的面积应等于F所做的功 即 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 关于弹簧的弹性势能 下列说法中正确的是 A 当弹簧变长时 它的弹性势能一定增大B 当弹簧变短时 它的弹性势能一定变小C 在拉伸长度相同时 k越大的弹簧 它的弹性势能越大D 弹簧在拉伸时的弹性势能一定大于压缩时的弹性势能 C 三 弹性势能与重力势能的区别 即时应用 即时突破 小试牛刀 3 关于弹性势能和重力势能 下列说法正确的是 A 重力势能属于物体和地球这个系统 弹性势能属于发生弹性形变的物体B 重力势能是相对的 弹性势能是绝对的C 重力势能和弹性势能都是相对的D 重力势能和弹性势能都是状态量 ACD 课堂互动讲练 关于弹性势能 下列说法中正确的是 A 任何发生弹性形变的物体 都具有弹性势能B 任何具有弹性势能的物体 一定发生了弹性形变C 物体只要发生形变 就一定具有弹性势能D 弹簧的弹性势能只跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关 对弹性势能的理解 AB 精讲精析 由弹性势能的定义和相关因素进行判断 发生弹性形变的物体的各部分之间 由于弹力作用而具有的势能 叫做弹性势能 所以 任何发生弹性形变的物体都具有弹性势能 任何具有弹性势能的物体一定发生了弹性形变 物体发生了形变 若是非弹性形变 无弹力作用 则物体就不具有弹性势能 弹簧的弹性势能除了跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关外 还跟弹簧劲度系数的大小有关 正确选项为A B 误区警示 发生形变的物体不一定具有弹性势能 只有发生弹性形变的物体才具有弹性势能 对此 必须有清醒的认识 变式训练1 汕头高一检测 关于弹性势能 下列说法正确的是 A 发生弹性形变的物体都具有弹性势能B 只有弹簧在发生弹性形变时才具有弹性势能C 弹性势能可以与其他形式的能相互转化D 弹性势能在国际单位制中的单位是焦耳 ACD 在水平地面上放一个竖直轻弹簧 弹簧上端与一个质量为2 0kg的木块相连 若在木块上再作用一个竖直向下的力F 使木块缓慢向下移动0 10m 力F做功2 5J 此时木块再次处于平衡状态 力F的大小为50N 如图所示 求 1 在木块下移0 10m的过程中弹性势能的增加量 2 弹簧的劲度系数 g取10N kg 弹力做功与弹性势能变化的关系 思路点拨 本题的关键是表示出弹力做功 由于弹力是变力 不能直接用功的公式表示 但可由木块平衡 用力F与G表示弹力 从而表示出弹力的功 答案 1 4 5J 2 500N m 方法总结 弹性势能与重力势能等其他形式的能之间可以相互转化 弹性势能的变化量总等于弹力所做的功 变式训练2一根弹簧的弹力 位移图线如图7 5 6所示 那么弹簧由伸长量8cm到伸长量4cm的过程中 弹力做功和弹性势能的变化量为 A 3 6J 3 6JB 3 6J 3 6JC 1 8J 1 8JD 1 8J 1 8J C 例5如图所示 劲度系数为k的轻质弹簧一端固定 另一端与物块拴接 物块放在光滑水平面上 现用外力缓慢拉动物块 若外力所做的功为W 则物块移动了多大的距离 提示外力所做的功等于弹簧弹性势能的增加 所以 弹簧的伸长量亦即物块移动的距离 解析若以Ep表示弹簧最终的弹性势能 则外力所做的功 本节课内容已经结束 作业为练习册本节课内容