人教版高中物理必修二第七章第五節(jié) 探究彈性勢能的表達式ppt課件

1、7.5 7.5 探求彈性勢能的表達式探求彈性勢能的表達式 一、彈性勢能的概念二、探求彈性勢能的表達式三、彈簧彈力做功與彈性勢能變化的關系一、彈性勢能一、彈性勢能 發(fā)生彈性形變的物體各部分之間由于彈發(fā)生彈性形變的物體各部分之間由于彈力的相互作用而具有的勢能力的相互作用而具有的勢能1 1、彈簧的長度、彈簧的長度2 2、勁度系數(shù)、勁度系數(shù)1彈性勢能的表達式能夠與哪些物理量有關？類比、猜測彈性勢能的表達式能夠與哪些物理量有關？類比、猜測2、彈簧的彈性勢能與拉力所做的功有什么關系？類比、彈簧的彈性勢能與拉力所做的功有什么關系？類比二、探求彈性勢能的表達式二、探求彈性勢能的表達式W外外使彈性勢能添加使彈性

2、勢能添加3、怎樣計算拉力所做的功？、怎樣計算拉力所做的功？F為變力，如何求其做的功？微元法把拉伸彈簧的過程分過很多小把拉伸彈簧的過程分過很多小段，拉力在每小段可視為恒力，段，拉力在每小段可視為恒力，它在各段做功的和可代表拉力它在各段做功的和可代表拉力在在整個過程做的功。在在整個過程做的功。W1=F1L1W2=F2L2W3=F3L3W=W1+W2+W3+= F1L1+ F2L2+ F3L3+回想：怎樣計算這個求和式？回想：怎樣計算這個求和式？聯(lián)想聯(lián)想otvvootvvootvvootvvov-t圖象中的位移可用圖線與坐標軸所圍的面積表示圖象中的位移可用圖線與坐標軸所圍的面積表示L1W1=F1L1

3、W2=F2L2W3=F3L3W=W1+W2+W3+= F1L1+ F2L2+ F3L3+回想：怎樣計算這個求和式？回想：怎樣計算這個求和式？olFolFolFolFlk l求變力做功的方法：求變力做功的方法： WFSl面積在圖象中 ：=221KLL14、彈簧的彈性勢能的表達式、彈簧的彈性勢能的表達式 EP =221KL闡明：闡明：(1)普通規(guī)定彈簧在原長時，彈簧的彈性勢能為零普通規(guī)定彈簧在原長時，彈簧的彈性勢能為零(2)L為彈簧的伸長量或緊縮量為彈簧的伸長量或緊縮量三彈簧彈力做功與彈性勢能變化的關系三彈簧彈力做功與彈性勢能變化的關系1、彈簧彈力做正功，彈性勢能減少、彈簧彈力做正功，彈性勢能減少

4、 彈簧彈力做負功，彈性勢能添加彈簧彈力做負功，彈性勢能添加2、表達式、表達式:22212121KLKLPEW彈功是能量轉化的量度功是能量轉化的量度能量的方式發(fā)生轉化必需能量的方式發(fā)生轉化必需經(jīng)過做功完成。經(jīng)過做功完成。做功多少焦，能量轉化多少焦。做功多少焦，能量轉化多少焦。例例1 1 關于彈性勢能，以下說法中正確的選項是關于彈性勢能，以下說法中正確的選項是A. A. 任何發(fā)生彈性形變的物體，都具有彈性勢能任何發(fā)生彈性形變的物體，都具有彈性勢能B. B. 任何具有彈性勢能的物體一定發(fā)生了彈性形變任何具有彈性勢能的物體一定發(fā)生了彈性形變C. C. 物體只需發(fā)生形變，就一定具有彈性勢能物體只需發(fā)生形

5、變，就一定具有彈性勢能D. D. 彈簧的彈性勢能只跟彈簧被拉伸或緊縮的長度彈簧的彈性勢能只跟彈簧被拉伸或緊縮的長度有關有關提示提示:由彈性勢能的定義和相關要素進展由彈性勢能的定義和相關要素進展 判別。判別。(AB)例例2 彈簧原長為彈簧原長為l0，勁度系數(shù)為，勁度系數(shù)為k。用力把它拉到伸長量。用力把它拉到伸長量為為l，拉力所做的功為，拉力所做的功為W1；繼續(xù)拉彈簧，使彈簧在彈性限；繼續(xù)拉彈簧，使彈簧在彈性限制內再伸長制內再伸長l，拉力在繼續(xù)拉伸的過程中所做的功為，拉力在繼續(xù)拉伸的過程中所做的功為W2。試求試求W1與與W2的比值。的比值。提示提示 利用利用Fl圖象分析。圖象分析。解析解析 拉力拉

6、力F與彈簧的伸長量與彈簧的伸長量l成正比，故在成正比，故在Fl圖象中是一條傾斜圖象中是一條傾斜直線，如下圖，直線下的相關面積表示功的大小。其中，線段直線，如下圖，直線下的相關面積表示功的大小。其中，線段OA下的三角形面積表示第一個過程中拉力所做的功下的三角形面積表示第一個過程中拉力所做的功W1，線段，線段AB下下的梯形面積表示第二個過程中拉力所做的功的梯形面積表示第二個過程中拉力所做的功W2。顯然，兩塊面積。顯然，兩塊面積之比為之比為13，即，即W1W2=13。BF l l 2lA2121klW法二：22222321)2(21klkllkW所以，所以，W1W1與與W2W2的比值的比值 W1W2

7、= 221kl223kl=13 1、我們的探求過程是怎樣的？、我們的探求過程是怎樣的？1提出問題：彈簧的彈性勢能的表達式是怎樣的？提出問題：彈簧的彈性勢能的表達式是怎樣的？2猜測猜測:彈性勢能能夠與哪些要素有關？彈性勢能能夠與哪些要素有關？3彈性勢能與做功有什么關系？彈性勢能與做功有什么關系？4怎樣計算拉力的功？怎樣計算拉力的功？5得出探求結果得出探求結果2、探求方法、探求方法猜測與假設猜測與假設.類比類比.遷移遷移.微元微元.圖象圖象.數(shù)學推理數(shù)學推理等等,這些都是科學探求的普通研討方法這些都是科學探求的普通研討方法例例2 2 在本節(jié)課的探求活動中，我們多次采用在本節(jié)課的探求活動中，我們多次

8、采用了類比的研討方法，試舉例闡明。了類比的研討方法，試舉例闡明。 提示提示 仔細閱讀課本，再給出解答。仔細閱讀課本，再給出解答。 解析解析 在本節(jié)課的探求活動中，采用類比研討方法的地方在本節(jié)課的探求活動中，采用類比研討方法的地方主要有：主要有： 研討彈性勢能的出發(fā)點，將重力勢能與彈性勢能類比。研討彈性勢能的出發(fā)點，將重力勢能與彈性勢能類比。討論重力勢能從分析重力做功入手，討論彈性勢能那么從討論重力勢能從分析重力做功入手，討論彈性勢能那么從分析彈力做功入手。分析彈力做功入手。 彈性勢能表達式中相關物理量的猜測，將重力勢能與彈性勢能表達式中相關物理量的猜測，將重力勢能與彈性勢能、重力與彈力類比。重

9、力勢能與物體被舉起的高彈性勢能、重力與彈力類比。重力勢能與物體被舉起的高度有關，所以彈性勢能很能夠與彈簧被拉伸的長度有關。度有關，所以彈性勢能很能夠與彈簧被拉伸的長度有關。彈力與重力的變化規(guī)律不一樣，彈性勢能與重力勢能的表彈力與重力的變化規(guī)律不一樣，彈性勢能與重力勢能的表達式很能夠也不一樣。達式很能夠也不一樣。 計算拉力所做的功，與計算勻變速直線運動的位移類計算拉力所做的功，與計算勻變速直線運動的位移類比。計算勻變速直線運動的位移時，將位移分成很多小段，比。計算勻變速直線運動的位移時，將位移分成很多小段，每一小段的速度可近似以為相等，物體在整個過程中的位每一小段的速度可近似以為相等，物體在整個過程中的位移等于各小段位移之和。計算拉力所做的功，可將彈簧的移等于各小段位移之和。計算拉力所做的功，可將彈簧的形變過程分成很多小段，每一小段的拉力可近似以為是不形變過程分成很多小段，每一小段的拉力可近似以為是不變的，拉力在整個過程中的功等于各小段功之和。變的，拉力在整個過程中的功等于各小段功之和。 計算各小段功的求和式，將由計算各小段功的求和式，將由v tv t圖象求位移與由圖象求位移與由FlFl圖象求功類比。圖象求功類比。v tv t圖象下的相關面積表示位移，圖