高中物理 7.5 探究弹性势能的表达式学案1 新人教版必修2

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1、7.5探究弹性势能的表达式学案【学习目标】一、知识与技能1．理解拉力做功与弹簧弹性势能的关系.2．学会利用力——位移图象求功.3．培养运用类比思想进行知识迁移的能力.二、过程与方法1．体验科学探究方法，发展自主学习能力.2．体会微分思想在物理学中的应用.三、情感、态度与价值观1.培养探究活动中的合作意识与团队精神.【学习重点】利用微元法和图象法计算变力做功的问题.【学习难点】理解微元法把变力做功转化为恒力做功.【知识回顾】1、功的概念2、重力势能【预习思考】[多媒体展示图片]钟表发条、张弓射箭、撑杆跳高.问1：图片中的物体的共

2、同特征是什么？[多媒体演示]一个弹簧自然伸长，一个小球在光滑的水平面上从弹簧的右侧向弹簧运动，遇到弹簧，让学生观察、分析实验现象.V图1问2：在第三章我们研究了弹簧弹力与形变的关系，能不能用图象来反映弹力F和形变量x的关系？问3：刚才大家还观察到什么样的实验现象呢?.问4：小球速度为什么减小了?能否从动力学角度分析？能否从功能的角度给与分析？问5：弹簧增加的能量与哪个力做功有关呢?总结：通过上一节课的学习我们知道，物体重力做功对应着重力势能的变化，那么弹簧弹力做功也应该对应着一种能量的变化，我们把这种能量叫做弹簧的弹性势能．发

3、生弹性形变的物体各部分之间，由于弹力的相互作用，也具有势能，这种势能叫做弹性势能.今天这节课我们就来探究一下弹簧弹性势能的表达式.【课堂学习】[提出问题]弹簧的弹性势能表达式是怎样的？[假设与猜想]弹性势能与哪些因素有关？问1：现在来猜想一下弹簧的弹性势能与什么因素有关.问2：验你的想法，你应该怎样做?问3：势能的大小与什么因素有关，我们应该从什么地方入手呢?大家和重力势能的研究对照一下.问4：拉力做正功时，弹簧弹性势能应该怎样变化?做负功时弹性势能怎样变化？问5：从原长缓慢地被拉长一段距离L时，拉力和弹力是什么关系？拉力所做

4、的功与弹簧增加的弹性势能是什么关系？(总结)：我们就把求解弹簧的弹性势能的问题转化成求从原长到这个位置的拉力做功的问题了.拉力和弹力相等，但都是变力，大家通过讨论，得出拉力做功的表达式.问6：回忆一下，在研究匀变速直线运动位移的时，我们采用了什么方法?问7：可以把变力做功问题转化为恒力做功问题.得到的结论是：总结：根据我们刚才的推论，当弹簧处于原长时，弹性势能值为零，这个弹簧被拉长L时拉力做的功就等于弹簧的弹性势能，所以有Ep=W＝，这就是我们这节课要得到的结论．【说一说】在以上探究中我们规定，弹簧处于自然状态下的势能为零势能

5、．能不能规定弹簧任意某一长度时的势能为零?说说你的想法．参考答案：如果我们规定弹簧任意长度时的势能为零，则弹簧从某一位置拉至零势能位置的过程中，弹簧弹力所做的功不同。显然，弹簧的弹性势能是与势能零位置的规定有关的。【课堂小结】问：我们现在已经得出了弹性势能的表达式，回头看看：1．我们的探究过程是怎样的？①提出问题：弹簧的弹性势能的表达式是怎样的？②假设猜想：弹性势能可能与哪些因素有关?③类比迁移：弹簧的弹性势能与重力势能做类比。怎样计算拉力的功？④得出探究结果2．在探究过程中，我们用到了哪些研究方法？通过猜想、假设，类比迁移，

6、微元分割等方法，探究了弹簧的弹性势能的表达式，基本掌握了科学探究的一般方法.【练习巩固】基础级1、弹簧的一端固定，原处于自然长度。现对弹簧的另一端施加一个拉力，关于拉力做功（或弹簧克服拉力做功）与弹性势能变化的关系，以下说法中正确的是（AD）A、拉力对弹簧做正功，弹簧的弹性势能增加B、拉力对弹簧做正功，弹簧的弹性势能减少C、弹簧克服拉力做功。弹簧的弹性势能增加D、弹簧克服拉力做功，弹簧的弹性势能减少2、在水平面上竖直放置一轻质弹簧，有一物体在它的正上方自由落下，在物体压缩弹簧到速度减为零时（C）A．物体的重力势能最大B．物体的

7、动能最大C．弹簧的弹性势能最大D．弹簧的弹性势能最小3、一物体以初速度v0冲向与竖直墙壁相连的轻质弹簧，墙壁与物体间的弹簧被物体压缩，在此过程中，下列说法正确的是：（BD　）A、物体对弹簧做的功与弹簧的压缩量成正比B、物体向墙壁运动相同的位移，弹力做的功不等C、弹簧对物体的弹力做正功，弹簧的弹性势能减小　D、弹簧对物体的弹力做负功，弹簧的弹性势能增加图2发展级4.两弹簧的劲度系数之比为1︰2，在弹性限度内的形变量之比为2︰1，则它们的弹性势能之比为（B）A.1︰2 B.2︰1 C.1︰4 D.4︰15.如图4示，轻质弹簧一端固

8、定，另一端与物块拴接，物块放在光滑水平面上。现用外力缓慢拉动物块，使物块移动了距离l，在此过程中外力所做的功为W，则弹簧的劲度系数为多大？图4F答案:图5m6.如图5示，轻质弹簧直立在水平地面上，将质量为m的物块轻轻地放在弹簧上，达到稳定状态时弹簧被压缩了l，则此时弹簧具有的