高中物理 第7章 機械能守恒定律 第5節(jié) 探究彈性勢能的表達式課件 新人教版必修2.ppt

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成才之路 物理 路漫漫其修遠兮吾將上下而求索 人教版 必修2 機械能守恒定律 第七章 第五節(jié)探究彈性勢能的表達式 第七章 拉開弦的彎弓在恢復(fù)原狀時 可以將利箭發(fā)射出去 如圖甲 也就是對利箭做功 因而拉開弦的弓箭具有能量 上緊的發(fā)條能夠驅(qū)動表針走動 如圖乙 也是因為具有能量 我們把這種能量叫做彈性勢能 那么彈性勢能的大小和哪些因素有關(guān)系呢 這一節(jié) 我們就來探究這個問題 1 定義發(fā)生彈性形變的物體的各部分之間 由于有 的相互作用而具有的勢能 2 彈簧的彈性勢能彈簧的長度為 時 彈性勢能為0 彈簧被 或被 時 就具有了彈性勢能 彈性勢能 彈力 原長 拉長 壓縮 3 決定彈性勢能大小相關(guān)因素的猜想 1 猜想依據(jù) 彈性勢能和重力勢能同屬勢能 重力勢能大小與物體的 和 有關(guān) 彈性勢能與其 和 有關(guān) 2 猜想結(jié)論 彈性勢能與彈簧的 和 有關(guān) 在彈簧的形變量l相同時 彈簧的 越大 彈簧的彈性勢能越大 在彈簧勁度系數(shù)k相同時 越大 彈簧彈性勢能越大 重力 高度 勁度系數(shù) 形變量 勁度系數(shù)k 形變量l 勁度系數(shù)k 彈簧形變量 1 彈力做功特點隨彈簧 的變化而變化 還因 的不同而不同 2 彈力做功的計算 1 公式法 化變?yōu)楹?W總 F1 l1 F2 l2 Fx ln 2 圖象法 F l圖象的 面積 F l圖象中圖形的 表示彈力做功的值 即 的值 彈力做功探究 形變量 彈簧 面積 彈性勢能 當(dāng)彈簧的彈力做正功時 彈簧的彈性勢能 彈性勢能轉(zhuǎn)化成 的能 當(dāng)彈簧的彈力做負功時 彈簧的彈性勢能 其他形式的能轉(zhuǎn)化為彈簧的 這一點與重力做功跟重力勢能變化的關(guān)系相似 彈力做功跟彈性勢能變化的關(guān)系 減小 其他形式 增大 彈性勢能 一 對彈性勢能的理解1 彈性勢能的產(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 影響彈性勢能的因素 從彈力做功的角度考慮 1 彈簧的形變量l 形變量是指拉伸或壓縮的變化量 因為形變量越大 用力越大 做功越多 2 彈簧的勁度系數(shù)k 拉伸相同的長度 不同彈簧的 軟硬 不一樣 做功不一樣 特別提醒 1 彈性勢能是發(fā)生彈性形變的物體上所有質(zhì)點因相對位置改變而具有的能量 因而也是對系統(tǒng)而言的 2 彈性勢能也是相對的 其大小在選定了零勢能點后才有意義 對彈簧 零勢能點一般選彈簧自由長度時 3 物體上升 物體克服重力做功 重力勢能增加 用力拉或壓彈簧 克服彈力做功 彈性勢能增加 1 拉伸橡皮筋時 橡皮筋的彈力做什么功 橡皮筋的彈性勢能怎樣變化 2 將拉緊的橡皮筋釋放 石子就以較大的速度飛出 則橡皮筋釋放時 彈力做什么功 彈性勢能怎樣變化 答案 1 拉伸橡皮筋時 橡皮筋的形變量變大 彈力做負功 彈性勢能增加 2 釋放橡皮筋 彈力做正功 彈性勢能減少 二 彈性勢能的表達式1 彈性勢能與彈力做功的關(guān)系如圖所示 O為彈簧的原長處 1 彈力做負功時 如物體由O向A運動 壓縮 或者由O向A 運動 伸長 時 彈性勢能增大 其他形式的能轉(zhuǎn)化為彈性勢能 2 彈力做正功時 如物體由A向O運動 或者由A 向O運動時 彈性勢能減小 彈性勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 3 彈力做功與彈性勢能變化的關(guān)系為W彈 Ep A 3 6J 3 6JB 3 6J 3 6JC 1 8 1 8JD 1 8J 1 8J答案 C 三 彈性勢能與重力勢能對比 答案 A解析 彈簧向下壓縮的過程中 彈簧壓縮量增大 彈性勢能增大 重力做正功 重力勢能減少 故A正確 對彈性勢能的理解 答案 C A 運動員撐桿剛剛觸地時 桿彈性勢能最大B 運動員撐桿跳起到達最高點時 桿彈性勢能最大C 運動員撐桿觸地后上升到達最高點之前某時刻 桿彈性勢能最大D 以上說法均有可能答案 C解析 桿形變量最大時 彈性勢能最大 只有C項正確 彈力做功與彈性勢能變化的關(guān)系 答案 1 20J 2 4J 答案 D解析 可將整個過程分為兩個階段 一是彈簧伸長到m剛要離開地面階段 拉力克服彈力做功WF1 W彈 等于彈性勢能的增加 二是彈簧長度不變 物體上升h 拉力克服重力做功WF2 WG mgh 等于重力勢能的增加 又由WF WF1 WF2可知A B C錯誤 D正確 開放 探究 解析 1 米尺 天平 2 將圓珠筆緊靠米尺豎直放在桌面上 在桌面上將圓珠筆尾端壓緊 記下筆尖處的讀數(shù)x1 突然放開圓珠筆 觀察并記下筆尖到達最高峰的讀數(shù)x2 用天平測出圓珠筆的質(zhì)量m 3 彈簧儲存的彈性勢能轉(zhuǎn)化為圓珠筆重力勢能的增加量 Ep mg x2 x1 答案 1 米尺 天平 2 見解析 3 mg x2 x1 3 若彈性勢能Ep kx3 由于勁度系數(shù)k的單位是N m 彈簧伸長量x的單位是m 則kx3的單位是 從 1 2 3 對單位的計算 你可以得到的啟示 答案 1 N 2 J 3 J m彈性勢能Ep與彈簧伸長量x的二次方有關(guān)的猜想有道理解析 物理量與單位是否統(tǒng)一是驗證探究正確與否的方法之一 易錯分析 本題易錯選項及錯誤原因分析如下 正確解答 小球做加速度先逐漸減小到0后逐漸增大的變加速運動 小球速度先增大后減小 故A D錯誤 小球的重力勢能逐漸減小 由于彈簧的壓縮量逐漸增大 因此彈簧的彈性勢能逐漸增大 故B正確 C錯誤 正確答案 B