2022-2023年高考物理一輪復(fù)習補充課件 探究彈性勢能的表達式課件(重點難點易錯點核心熱點經(jīng)典考點)

探究彈性勢能的表達式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)楹恪保篧總＝F1Δl1＋F2Δl2＋…＋FxΔln.(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＝－ΔEp.A．3.6J、－3.6J

B．－3.6J、3.6JC．1.8、－1.8J D．－1.8J、1.8J答案：C三、彈性勢能與重力勢能對比物理量比較內(nèi)容彈性勢能重力勢能相對性彈性勢能與零勢能位置選取有關(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)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,又由物體的相對位置來決定.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：CA．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)①將圓珠筆緊靠米尺豎直放在桌面上；②在桌面上將圓珠筆尾端壓緊,記下筆尖處的讀數(shù)x1；③突然放開圓珠筆,觀察并記下筆尖到達最高峰的讀數(shù)x2；④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ΔEp＝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：易錯選項錯誤原因A、D誤認為小球接觸彈簧后彈簧壓縮量逐漸增大,彈力逐漸增大,彈力使小球產(chǎn)生向上的加速度,加速度逐漸增大,速度逐漸減小,實際上是重力和彈力的合力使小球產(chǎn)生加速度,合力先向下逐漸減小,后向上逐漸增大.C誤認為彈簧的彈性勢能隨著小球下落速度