【優(yōu)化指導(dǎo)】高中物理 75 探究彈性勢能的表達式同步課件 新人教必修2

第五節(jié)探究彈性勢能的表達式1．知道彈性勢能的概念．2．實驗探究決定彈性勢能的因素．3．理解彈力做功與彈性勢能變化的關(guān)系．4．會求彈簧彈力的功，并推導(dǎo)彈性勢能表達式．一、彈性勢能1．概念：發(fā)生彈性形變的物體的各部分之間，由于

的相互作用而具有的勢能．2．決定彈性勢能大小的相關(guān)因素的猜想(1)猜想依據(jù)：彈性勢能和重力勢能同屬

，重力勢能大小與物體的

和

有關(guān)，彈性勢能與其

和

有關(guān)．彈力機械能重力高度勁度系數(shù)形變量(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，彈簧的勁度系數(shù)k越大，彈簧的彈性勢能 ．在彈簧勁度系數(shù)k相同時，彈簧形變量l越大，彈簧的彈性勢能 ．勁度系數(shù)形變量越大越大如圖所示，用一彈簧制作一彈射裝置．要想把小球彈得越遠，彈簧的形變量必須怎樣？由此設(shè)想，對同一條彈簧而言，彈性勢能與什么因素有關(guān)，彈簧把小球彈出過程能量是如何轉(zhuǎn)化的？提示：彈簧形變量越大，小球彈得越遠，彈性勢能與彈簧形變量有關(guān)，小球彈出過程中彈簧彈性勢能轉(zhuǎn)化為小球動能．二、彈性勢能(變化)大小探究1．彈力功特點：隨彈簧

的變化而變化，還因

的不同而不同．2．彈力功與拉力功關(guān)系：拉力功

克服彈力做的功．3．“化變?yōu)楹恪鼻罄總＝F1Δl1＋F2Δl2＋…＋FnΔln.4．“F-l”圖象面積意義：表示

的值．形變量勁度系數(shù)等于彈力功一、彈力做功與彈性勢能變化的關(guān)系如圖所示，彈簧左端固定，右端連一物體，O點為彈簧的原長處．當物體由O點向右移動的過程中，彈簧被拉長，彈力對物體做負功，彈性勢能增加；當物體由O點向左移動的過程中，彈簧被壓縮，彈力對物體做負功，彈簧彈性勢能增加．當物體由A點向右移動的過程中，彈簧的壓縮量減小，彈力對物體做正功，彈性勢能減??；當物體由A′點向左移動的過程中，彈簧的伸長量減小，彈力做正功，彈性勢能減?。傊攺椈傻膹椓ψ稣r，彈簧的彈性勢能減小，彈性勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能；當彈簧的彈力做負功時，彈簧的彈性勢能增加，其他形式的能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能，這一過程可類比重力做功與重力勢能變化的關(guān)系．

【特別提醒】彈力做功是彈性勢能變化的唯一量度，彈力做多少正(負)功，彈性勢能就減少(增加)多少，即W彈＝－ΔEp.二、彈簧彈性勢能表達式如圖所示，彈簧的勁度系數(shù)為k，左端固定，不加外力時，右端在A處，今用力F緩慢向右拉彈簧，使彈簧伸長到B處，若規(guī)定彈簧自由長度的彈性勢能為零，則手克服彈簧彈力所做的功，等于彈簧的彈性勢能．三、彈性性勢能與與重力勢勢能的比比較物理量比較內(nèi)容彈性勢能重力勢能定義發(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物體由于被舉高而具有的勢能表達式Ep＝kx2Ep＝mgh相對性彈性勢能與零勢能位置的選取有關(guān)，通常選自然長度時勢能為零，表達式最為簡潔重力勢能的大小與零勢能面的選取有關(guān)，但變化量與零勢能面的選取無關(guān)物理量比較內(nèi)容彈性勢能重力勢能系統(tǒng)性彈性勢能是彈簧本身具有的能量重力勢能是物體與地球這一系統(tǒng)所共有的功能關(guān)系彈性勢能的變化等于克服彈力所做的功重力勢能的變化等于克服重力所做的功聯(lián)系兩種勢能分別以彈力、重力的存在為前提，又由物體的初、末位置來決定．同屬機械能的范疇，在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化.如圖所示示，質(zhì)量量相等的的兩木塊塊中間連連有一彈彈簧，今今用力F緩慢向上上提A，直到B恰好離開開地面．．開始時時物體A靜止在彈彈簧上面面．設(shè)開開始時彈彈簧的彈彈性勢能能為Ep1，B剛要離開開地面時時，彈簧簧的彈性性勢能為為Ep2，則關(guān)于于Ep1、Ep2大小關(guān)系系及彈性性勢能變變化ΔEp說法中正正確的是是A．Ep1＝Ep2B．Ep1＞Ep2C．ΔEp＞0D．ΔEp＜0答案：A【題后總總結(jié)】(1)對對同一根根彈簧比比較彈性性勢能大大小即比比較形變變量大小?。?2)彈彈性勢能能的變化化量ΔEp＝Ep2－Ep1.【針對訓(xùn)訓(xùn)練】1.(2012南京京高一檢檢測)關(guān)于彈簧簧的彈性性勢能，，下列說說法中正正確的是是()A．當彈彈簧變長長時，它它的彈性性勢能一一定增大大B．當彈彈簧變短短時，它它的彈性性勢能一一定變小小C．在拉拉伸長度度相同時時，k越大的彈彈簧，它它的彈性性勢能越越大D．彈簧簧在拉伸伸時的彈彈性勢能能一定大大于壓縮縮時的彈彈性勢能能解析：彈簧的彈彈性勢能能的大小小，除了了跟勁度度系數(shù)k有關(guān)外，，還跟它它的形變變量(拉拉伸或壓壓縮的長長度)有有關(guān)，如如果彈簧簧原來處處在壓縮縮狀態(tài)，，當它變變長時，，它的彈彈性勢能能應(yīng)該減減小，當當它變短短時，它它的彈性性勢能應(yīng)應(yīng)該增大大，在原原長處它它的彈性性勢能最最小，A、B錯錯誤；形形變量相相同時，，k越大的彈簧，，它的彈性勢勢能越大，C正確；彈簧簧無論拉伸還還是壓縮其彈彈性勢能決定定于其形變量量的大小，與與是拉伸還是是壓縮無關(guān)，，D錯誤．答案：C如圖所示，處處于自然長度度的輕質(zhì)彈簧簧一端與墻接接觸，另一端端與置于光滑滑地面上的物物體接觸，現(xiàn)現(xiàn)在物體上施施加一水平推推力F，使物體緩慢慢壓縮彈簧，，當推力F做功100J時，彈簧簧的彈力做功功__________J，以彈簧簧處于自然長長度時的彈性性勢能為零，，則彈簧的彈彈性勢能為__________J.解析：在物體緩慢壓壓縮彈簧的過過程中，推力力F始終與彈簧彈彈力等大反向向，所以力F做的功等于克克服彈簧彈力力所做的功，，即W彈＝－WF＝－100J.由彈力做功與與彈性勢能的的變化關(guān)系知知，Ep＝ΔEp＝－W彈＝100J.答案：－100100【針對訓(xùn)練】】2.如圖所示示，在光滑水水平面上有一一物體，它的的左端連一彈彈簧，彈簧的的另一端固定定在墻上，在在力F作用下物體處處于靜止狀態(tài)態(tài)，當撤去F后，物體將向向右運動，在在物體向右運運動的過程中中下列說法正正確的是()A．彈簧對物物體做正功，，彈簧的彈性性勢能逐漸減減少B．彈簧對物物體做負功，，彈簧的彈性性勢能逐漸增增加C．彈簧先對對物體做正功功，后對物體體做負功，彈彈簧的彈性勢勢能先減少再再增加D．彈簧先對對物體做負功功，后對物體體做正功，彈彈簧的彈性勢勢能先增加再再減少解析：彈簧由壓縮到到原長再到伸伸長，剛開始始時彈力方向向與物體運動動方向同向做做正功，彈性性勢能減?。竭^原長位位置后彈力方方向與物體運運動方向相反反，彈力做負負功，故彈性性勢能增加，，所以只有C正確，A、、B、D錯誤誤．答案：C誤區(qū)：對影響響彈性勢能的的因素理解不不清造成錯誤誤【典型例題】】自由下落的小小球，從接觸觸豎直放置的的輕質(zhì)彈簧開開始，到壓縮縮彈簧到最大大形變的過程程中，以下說說法中正確的的是A．小球的速速度逐漸減小小B．小球、地地球組成的系系統(tǒng)的重力勢勢能逐漸減小小C．小球、彈彈簧組成的系系統(tǒng)的彈性勢勢能先逐漸增增大再逐漸減減小D．小球的加加速度逐漸增增大【嘗試解答】】小球做加速度度先逐漸減小小到0后逐漸漸增大的變加加速運動，小小球速