2019-2020年物理必修二堂探究学案：7.5-探究弹性势能的表达式（含答案）.doc

2019-2020年物理必修二堂探究学案：7.5-探究弹性势能的表达式（含答案）探究一 对弹性势能的理解问题导引如图所示，撑竿跳是运动会上常见的比赛项目，用于撑起运动员的竿要求具有很好的弹性，请思考：在什么时候撑竿的弹性势能最大？是撑竿刚刚触地时，还是运动员撑竿跳起到达最高点时呢？提示：撑竿形变量最大时，弹性势能最大，故运动员撑竿触地后上升到最高点之前某时刻，竿弹性势能最大。名师精讲1当弹簧的形变量为零时，它的弹性势能为零，弹簧被拉长或被压缩后，都具有弹性势能。2影响弹性势能的因素(从弹力做功的角度考虑)：弹簧的形变量l(形变量是指拉伸或压缩的变化量)。因为形变量越大，用力越大，做功越多。弹簧的劲度系数k。拉伸相同的长度，不同弹簧的“软硬”不一样，做功不一样。【例1】 关于弹性势能，下列说法正确的是()A当弹簧变长时，它的弹性势能一定增加B当弹簧变短时，它的弹性势能一定减少C在拉伸长度相同时，k越大的弹簧，它的弹性势能越大D弹簧的形变量越大，它的劲度系数k值越大解析：当弹簧被压缩时，弹簧再变长，弹性势能减少，弹簧再变短，弹性势能增加，A、B都不对；在拉伸长度相同时，k越大的弹簧，它的弹性势能越大，C正确；劲度系数k是由弹簧本身的因素决定的，和形变量没关系，D不对。答案：C题后反思 (1)提到弹性势能，不要仅仅想到弹簧的弹性势能，实际上所有发生弹性形变的物体都具有弹性势能；(2)弹性势能的大小与劲度系数和形变量两个因素有关。探究二 弹力做功与弹性势能变化的关系问题导引弹弓是一种兵器，也是一种儿童玩具，它是由两根橡皮条和一个木叉制成的(如图所示)，能将石子打出很远的距离。请思考：(1)拉伸橡皮条时，橡皮条的弹力做什么功？橡皮条的弹性势能怎样变化？(2)将拉紧的橡皮条释放，石子就以较大的速度飞出。则橡皮条释放时，弹力做什么功，弹性势能怎样变化？提示：(1)拉紧橡皮条时，橡皮条的形变量变大，弹力做负功，弹性势能变大；(2)释放橡皮条，弹力做正功，弹性势能减少。名师精讲1如图所示，O为弹簧的原长位置。(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。(2)物体由A向O运动，或者由A向O运动时，弹力做正功，弹性势能减少。(3)弹力做功与弹性势能变化的关系可表示为WEp。2弹性势能与重力势能的比较：弹性势能重力势能定义发生弹性形变的物体之间由于弹力的相互作用而具有的能量物体由于被举高而具有的能量表达式EpEpmgh相对性弹性势能与零势能位置的选取有关，一般取自然长度时，弹性势能为零重力势能与零势能位置选取有关，但变化量与参考位置的选取无关系统性弹性势能为弹簧本身具有的能量重力势能为物体与地球这一系统所共有的能量功能关系弹性势能的变化等于克服弹力做的功重力势能的变化等于克服重力做的功联系两种势能分别以弹力、重力存在为前提，又由物体的相对位置来决定。两者同属机械能的范畴，在一定条件下可相互转化警示 公式Ep高中阶段不作要求，但熟记公式可迅速判断弹性势能的大小及弹性势能的变化。【例2】 如图所示，在光滑的水平面上有一物体，它的左端连一弹簧，弹簧的另一端固定在墙上，在力F的作用下物体处于静止状态，当撤去F后，物体将向右运动，在物体向右运动的过程中，下列说法正确的是() A弹簧的弹性势能逐渐减少B弹簧的弹性势能逐渐增加C弹簧的弹性势能先增加后减少D弹簧的弹性势能先减少后增加点拨：当弹簧的弹力做正功时，弹性势能减少；做负功时，弹性势能增加。解析：撤去F后物体向右运动的过程中，弹簧的弹力先做正功后做负功，故弹簧的弹性势能先减少后增加。答案：D题后反思 (1)弹性势能大小与弹力做功有关，弹力做正功，弹性势能减小，弹力做负功，弹性势能增大；(2)弹性势能大小与弹簧形变量大小有关，形变越大，弹性势能越大。