（浙江專(zhuān)用）2018-2019學(xué)年高中物理 第七章 機(jī)械能守恒定律 5 探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式課件 新人教版必修2.ppt

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1、5 探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式,第七章 機(jī)械能守恒定律,內(nèi)容索引,,自主預(yù)習(xí) 預(yù)習(xí)新知 夯實(shí)基礎(chǔ),重點(diǎn)探究 啟迪思維 探究重點(diǎn),達(dá)標(biāo)檢測(cè) 檢測(cè)評(píng)價(jià) 達(dá)標(biāo)過(guò)關(guān),自主預(yù)習(xí),一、彈性勢(shì)能 1.定義：發(fā)生 形變的物體的各部分之間，由于有 的相互作用而具有的勢(shì)能. 2.彈簧的彈性勢(shì)能：彈簧的長(zhǎng)度為 時(shí)，彈性勢(shì)能為0，彈簧______ 或被 后，就具有了彈性勢(shì)能.,彈性,彈力,拉長(zhǎng),原長(zhǎng),壓縮,二、探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式 1.猜想 (1)彈性勢(shì)能與彈簧被拉伸的長(zhǎng)度有關(guān)，同一個(gè)彈簧，拉伸的長(zhǎng)度 ，彈簧的彈性勢(shì)能也越大. (2)彈性勢(shì)能與彈簧的勁度系數(shù)有關(guān)，在拉伸長(zhǎng)度l相同時(shí)，勁度系數(shù)k___

2、 ，彈性勢(shì)能越大.,越大,越,大,2.探究思想：研究 做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系.,彈力,減小,增大,3.“化變?yōu)楹恪鼻罄ψ龉Γ篧總＝F1Δl1＋F2Δl2＋…＋ . 4.“F－l”圖象面積的意義：表示 的值.,FnΔln,F做功,-ΔEP,答案,即學(xué)即用 判斷下列說(shuō)法的正誤. (1)不同彈簧發(fā)生相同的形變時(shí)，彈力做功相同.( ) (2)同一彈簧長(zhǎng)度不同時(shí)，彈性勢(shì)能一定不同.( ) (3)發(fā)生彈性形變的物體都具有彈性勢(shì)能.( ) (4)彈性勢(shì)能與彈簧的形變量和勁度系數(shù)有關(guān).( ) (5)彈簧被壓縮時(shí)，彈性勢(shì)能為負(fù)；彈簧被拉伸時(shí)，彈性勢(shì)能為正.( ) (6)彈力做正功，彈性勢(shì)能就增

3、大；彈力做負(fù)功，彈性勢(shì)能就減小.( ),,,√,√,,,重點(diǎn)探究,,一、探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式,1.如圖所示，在光滑水平面上用物塊向左壓 縮彈簧一定距離后，把物塊靜止釋放，我們 多做幾次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，同一根彈簧，壓縮的長(zhǎng)度越大，物體被彈開(kāi)的速度越大.不同彈簧，在壓縮量相同時(shí)，勁度系數(shù)越大，物體被彈開(kāi)的速度越大.,導(dǎo)學(xué)探究,(1)由此我們猜測(cè)，彈簧的彈性勢(shì)能可能與哪些因素有關(guān)？,答案 與勁度系數(shù)和形變量有關(guān),答案,答案,(2)我們?cè)谘芯恐亓?shì)能的時(shí)候，是從分析重力做功入手的，由此你得到什么啟發(fā)？,答案 可以通過(guò)探究彈力做功來(lái)研究彈性勢(shì)能.,答案,2.如圖所示，彈簧處于原長(zhǎng)時(shí)，其右端位于A點(diǎn).現(xiàn)將彈簧由

4、A點(diǎn)緩慢拉到B點(diǎn)，使其伸長(zhǎng)Δl(仍處于彈性限度內(nèi))：,(1)在從A拉到B的過(guò)程中彈簧的彈性勢(shì)能如何變化？彈性勢(shì)能與拉力做的功有什么關(guān)系？,答案 彈簧的彈性勢(shì)能變大.拉力做的功越多，彈簧儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能越大且拉力做的功等于彈簧的彈性勢(shì)能.,答案,(2)拉力F是恒力嗎？怎樣計(jì)算拉力的功？,答案 拉力F不是恒力，故不能用W＝FΔl計(jì)算拉力的功.若將從A到B的過(guò)程分成很多小段Δl1、Δl2、Δl3…，在各個(gè)小段上拉力可近似認(rèn)為是不變的.各小段上拉力做的功分別是F1Δl1、F2Δl2、F3Δl3…，拉力在整個(gè)過(guò)程中做的功W＝F1Δl1＋F2Δl2＋F3Δl3＋….,答案,(3)作出F－Δl圖象并類(lèi)比v－t

5、圖象中面積的含義，思考F－Δl圖象中“面積”有何物理意義？當(dāng)Δl＝x時(shí)，其表達(dá)式是怎樣的？,答案 根據(jù)胡克定律，F(xiàn)－Δl圖象是一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，如圖.陰影部分面積代表拉力做的功即彈性勢(shì)能，當(dāng)Δl＝x時(shí)，Ep＝ kx2，k為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧的形變量.,1.對(duì)彈性勢(shì)能的理解,知識(shí)深化,(1)彈性勢(shì)能的產(chǎn)生原因,①物體發(fā)生了彈性形變 ②各部分間的彈力作用,,(2)彈性勢(shì)能的影響因素,,①?gòu)椈傻男巫兞縧 ②彈簧的勁度系數(shù)k,(3)系統(tǒng)性：彈性勢(shì)能是發(fā)生彈性形變的物體上所有質(zhì)點(diǎn)因相對(duì)位置改變而具有的能量，因此彈性勢(shì)能具有系統(tǒng)性.,(4)相對(duì)性：彈性勢(shì)能的大小與選定的零勢(shì)能位置有關(guān)，對(duì)于彈簧，

6、一般規(guī)定彈簧處于原長(zhǎng)時(shí)的勢(shì)能為零勢(shì)能. 2.彈性勢(shì)能表達(dá)式的推導(dǎo) 根據(jù)胡克定律F＝kx，作出彈力F與彈簧形變量x關(guān)系的F－x圖線，根據(jù)W＝Fx知，圖線與橫軸所圍的面積應(yīng)等于F所做的功，即W＝ ＝ kx2，所以Ep＝ kx2.,例1 關(guān)于彈性勢(shì)能，下列說(shuō)法中正確的是 A.只有彈簧發(fā)生彈性形變時(shí)才具有彈性勢(shì)能，其他物體發(fā)生彈性形變時(shí)是不會(huì)有彈性勢(shì)能的 B.彈簧伸長(zhǎng)時(shí)有彈性勢(shì)能，壓縮時(shí)沒(méi)有彈性勢(shì)能 C.在彈性限度范圍內(nèi)，同一個(gè)彈簧形變量越大，彈性勢(shì)能就越大 D.火車(chē)車(chē)廂底下的彈簧比自行車(chē)車(chē)座底下的彈簧硬，則將它們壓縮相同 的長(zhǎng)度時(shí)，火車(chē)車(chē)廂底下的彈簧具有的彈性勢(shì)能小,答案,解析,√,解析 所有發(fā)

7、生彈性形變的物體都具有彈性勢(shì)能，A錯(cuò)； 彈簧伸長(zhǎng)和壓縮時(shí)都具有彈性勢(shì)能，B錯(cuò)； 在彈性限度范圍內(nèi)，同一個(gè)彈簧形變量越大，彈性勢(shì)能就越大，C對(duì)； 火車(chē)車(chē)廂底下的彈簧比自行車(chē)車(chē)座底下的彈簧勁度系數(shù)大，所以壓縮相同長(zhǎng)度時(shí)火車(chē)車(chē)廂底下的彈簧具有的彈性勢(shì)能大，D錯(cuò).,,二、彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系,答案,導(dǎo)學(xué)探究,如圖所示，物體與彈簧相連，物體在O點(diǎn)時(shí)彈簧處于原長(zhǎng)，把物體向右拉到A處?kù)o止釋放，物體會(huì)由A向A′運(yùn)動(dòng)，則：,(1)物體由A向O運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，彈力做什么功？彈性勢(shì)能如何變化？,答案 正功 減少,(2)物體由O向A′運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，彈力做什么功？彈性勢(shì)能如何變化？,答案 負(fù)功 增加,1.彈力做功

8、與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系 (1)關(guān)系：彈力做正功時(shí)，彈性勢(shì)能減少，彈力做負(fù)功時(shí)，彈性勢(shì)能增加，并且彈力做多少功，彈性勢(shì)能就減少多少. (2)表達(dá)式：W彈＝－ΔEp＝Ep1－Ep2. 2.使用范圍：在彈簧的彈性限度內(nèi). 注意：彈力做功和重力做功一樣，也和路徑無(wú)關(guān)，彈性勢(shì)能的變化只與彈力做功有關(guān).,知識(shí)深化,答案,例2 如圖1所示，處于自然長(zhǎng)度的輕質(zhì)彈簧一 端與墻接觸，另一端與置于光滑地面上的物體接 觸，現(xiàn)在物體上施加一水平推力F，使物體緩慢壓縮彈簧，當(dāng)推力F做功100 J時(shí)，彈簧的彈力做功______J，以彈簧處于自然長(zhǎng)度時(shí)的彈性勢(shì)能為零，則此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為_(kāi)____J.,解析,－100,圖1,

9、100,解析 在物體緩慢壓縮彈簧的過(guò)程中，推力F始終與彈簧彈力等大反向，所以推力F做的功等于克服彈簧彈力所做的功，即W彈＝－WF＝－100 J.由彈力做功與彈性勢(shì)能的變化關(guān)系知，彈性勢(shì)能增加了100 J.,答案,針對(duì)訓(xùn)練 如圖2所示，輕彈簧下端系一重物，O點(diǎn)為其平衡位置(即重力和彈簧彈力大小相等的位置)，今用手向下拉重物，第一次把它直接拉到A點(diǎn)，彈力做功為W1，第二次把它拉到B點(diǎn)后再讓其回到A點(diǎn)，彈力做功為W2，則這兩次彈力做功的關(guān)系為,解析,圖2,A.W1

10、W1＝W2，D正確.,達(dá)標(biāo)檢測(cè),1.(對(duì)彈性勢(shì)能的理解)(2017余姚中學(xué)高一第二學(xué)期期中考試)關(guān)于彈簧的彈性勢(shì)能，下列說(shuō)法中正確的是 A.當(dāng)彈簧變長(zhǎng)時(shí)，它的彈性勢(shì)能一定增大 B.當(dāng)彈簧變短時(shí)，它的彈性勢(shì)能一定減小 C.彈性限度內(nèi)，長(zhǎng)度相同且勁度系數(shù)也相同的彈簧的彈簧勢(shì)能相等 D.彈性限度內(nèi)，彈簧被拉伸的長(zhǎng)度相同時(shí)，勁度系數(shù)越大的彈簧，它的 彈性勢(shì)能越大,√,答案,解析,1,2,3,4,解析 當(dāng)彈簧變長(zhǎng)時(shí)，它的彈性勢(shì)能不一定增大，若彈簧處于壓縮狀態(tài)變長(zhǎng)的過(guò)程中，彈簧的彈性勢(shì)能減小，故A錯(cuò)誤. 若處于壓縮狀態(tài)時(shí)，彈簧變短時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能增大，故B錯(cuò)誤. 彈性勢(shì)能與勁度系數(shù)k及形變量有關(guān).拉伸

11、長(zhǎng)度相同，且勁度系數(shù)也相同的彈簧彈性勢(shì)能相等，而不是長(zhǎng)度相等，形變一定時(shí)，k越大的彈簧，它的彈性勢(shì)能越大，故C錯(cuò)誤，D正確.,1,2,3,4,2.(重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能的變化分析)(多選)如圖3所示是蹦床運(yùn)動(dòng)員在空中表演的情景.在運(yùn)動(dòng)員從最低點(diǎn)開(kāi)始反彈至即將與蹦床分離的過(guò)程中，蹦床的彈性勢(shì)能和運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能變化情況分別是,答案,解析,1,2,3,4,圖3,A.彈性勢(shì)能減少，重力勢(shì)能增加 B.彈性勢(shì)能減少，重力勢(shì)能減少 C.彈性勢(shì)能增加，重力勢(shì)能增加 D.彈性勢(shì)能增加，重力勢(shì)能減少,√,解析 根據(jù)功能關(guān)系知，重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加，蹦床彈力對(duì)運(yùn)動(dòng)員做正功，彈性勢(shì)能減少，故A項(xiàng)正確.,3.(多選

12、)(重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能的變化分析)(2018浙江省9＋1高中聯(lián)盟第二學(xué)期期中考試)如圖4所示，跳跳球多用橡膠等彈性材料制成.游戲者用腳夾住球，讓球和人一起上下跳動(dòng).某次人保持直立和球一起下落過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是,答案,解析,1,2,3,4,圖4,A.當(dāng)球剛碰到地面時(shí)，球與人一起立即做減速運(yùn)動(dòng) B.當(dāng)球與人速度最大時(shí)，球與人的加速度為零 C.從球剛碰地到最低點(diǎn)過(guò)程中，球的重力勢(shì)能一直增大 D.從球剛碰地到最低點(diǎn)過(guò)程中，球的彈性勢(shì)能一直增大,√,√,1,2,3,4,解析 從球剛碰地到重力與彈力相等的過(guò)程中，球與人做加速運(yùn)動(dòng)，之后做減速運(yùn)動(dòng)，直到最低點(diǎn)，A錯(cuò)誤，B正確； 從球剛碰地到最低點(diǎn)的過(guò)程

13、中，球的重力勢(shì)能一直減?。煌瑫r(shí)由于球的形變量增大，球的彈性勢(shì)能一直增大，C錯(cuò)誤，D正確.,A.3.6 J、－3.6 J B.－3.6 J、3.6 J C.1.8 J、－1.8 J D.－1.8 J、1.8 J,4.(彈力做功、彈性勢(shì)能的變化)如圖5甲所示，一滑塊沿光滑的水平面向左運(yùn)動(dòng)，與輕彈簧接觸后將彈簧壓縮到最短，然后反向彈回，彈簧始終處在彈性限度以內(nèi)，圖乙為測(cè)得的彈簧的彈力與彈簧壓縮量之間的關(guān)系圖象，則彈簧的壓縮量由8 cm變?yōu)? cm時(shí)，彈簧所做的功以及彈性勢(shì)能的變化量分別為,答案,解析,√,1,2,3,4,圖5,解析 F－x圍成的面積表示彈力做的功.W＝ 0.0860 J－ 0.0430 J ＝1.8 J，根據(jù)W＝－ΔEp知，彈性勢(shì)能減少1.8 J，C正確.,1,2,3,4,