高中物理人教版必修2导学案设计系列75探究弹性势能表达式-探究学习

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1、第七章机械能守恒定律本章概览本章是动力学的继续和深化，其中涉及到的基本概念有功和功率、动能和势能，基本规律有动能定理、机械能守恒定律等都是力学中至关重要的部分，因此是高屮物理的重点，也是高考考查的重点之一.在解决功和功率的分析和计算必须抓准物理实质，建立相关物理模型.对动能定理屮的每一个物理量及“二”号的物理意义应非常明确•一定要注意动能定理是一个标量式，所以，我们应用动能定理解决问题只关心初末状态，而不用掌握具体的运动过程.能量转化及守恒思想不仅为解决力学问题开辟了一条新的重要途径.同时也是分析电磁学，热学等领域屮问题的

2、依据.第5节探究弹性势能的表达式•导学天地学习要求基本要求1.知道什么叫弹性势能.2.知道探究弹簧弹性势能表达式的思路.3.会定性分析决定弹簧弹性势能大小的相关因素.4.体会探究过程的猜想、分析和转化的方法.发展要求1•体会求弹簧弹力做功时通过细分过程化变力为恒力的思想方法.2.知道可以用F-1图彖中梯形的“面积”代表弹力的功.说明不要求掌握弹簧弹性势能的表达式.学法指导本节在了解了发生弹性形变的物体具有弹性势能的基础上，探究弹簧弹性势能的表达式.学习本节，首先我们应知道科学探究的一般步骤：提出问题；提出猜想与假设；设计探

3、究方案和方法；最后分析总结探究结果•另外，本节提出猜想即弹性势能的表达式可能与弹簧伸长的长度有关系吋，用到了与重力势能类比的方法.还有，就是在求弹力做功吋，又用到分割法和极限的思想.同学们在学习本节时要积极参与，真正领会涉及到的物理思想与方法，提高自己分析、解决问题的能力.自主学习知识梳理自主探究1.发生的物体的各部分之间，由于有弹力的相互作用，也具有势能，这种势能叫做2.在探究弹性势能的表达式的过程中，我们首先猜想弹性坍能可能与弹簧的和有关.3.求解弹簧弹力做功时，我们发现：弹簧拉伸的距离1越长，拉力F越，故弹力F做功不

4、能利用公式W=F1来计算.但把拉伸的距离分成许多非常小非常小的小段Al],Al2,AI3,…，每段对应的力Fi,F2,F3,…就可认为是，则整个过程中弹力做的功就可表示为，，，…4.我们用纵轴表示弹力F,用横轴表示伸长量1,那么F・1图象下方的图形面积就表示5.弹性势能表达式Ep二•1•我们为什么这样猜想，这里用到什么方法？2•这样处理是利用了以前计算什么的经验？3.这样求功利用了什么方法和物理思想？•理解升华重点难点、疑点解析1.类比方法的应用重力势能与弹性势能都是物体凭借其位置而具有的能•研究重力势能时是从分析重力做功

5、入手，所以，研究弹性势能也可以从分析弹力做功入手.重力做功与重力和物体的位置的变化有关，即重力势能与物体被举高的髙度h有关，所以很容易想到弹性势能很可能与弹簧被拉伸的长度1有关.当然弹性势能还应该与劲度系数k有关.2.极限思想的应用在地球表面附近，同一物体的重力是恒力，而在拉伸弹簧的过程中，弹力是随弹簧的伸长量的变化而变化的，弹力还因弹簧的不同而不同.因此弹力做功不能直接用功的公式W=FscosB来计算.与研究匀变速直线运动的位移方法类似，将弹簧被拉伸的过程分成很多小段，每一小段中近似认为拉力是不变的，可得到整个拉伸过程中

6、克服弹力做的总功W总二F

7、AI1+F2AI2+….这里又一次利用了极限的思想，与匀变速直线运动屮利用v-t图象求位移s相似，这里可以利用FJ图象求弹力做的功.如图7-5-1所示，F-1图象中由F和1圉成的三角形的面积即为所求克服弹力做的功：图7-5-1例1:关于弹性势能，下列说法正确的是（）A.发生弹性形变的物体都具有弹性势能B.只有弹簧在发生弹性形变时才具有弹性势能C.当弹力做功时弹性势能一定增加D.当物体的弹性势能减小时，弹力一定做了正功试解：.（做后再看答案，效果更好•）解析：发生弹性形变的任何物体各部分之间存在着相

8、互作用的弹力，从而也有了弹性势能，故A对B错.根据弹力做功与弹性势能的关系可知，只有弹力做负功时弹性势能才能增加，如果弹力做正功则弹性势能就会减小，故C错D对.答案为AD.思维总结：弹性势能是一切物体发生弹性形变时具有的能，不要形成只有弹簧才具有弹性势能的思维定势，研究弹性势能的方法同研究重力势能一样.通过研究弹力的功入手来研究弹性势能，这是物理学的一种思想方法.拓展练习1-1：关于弹性势能，下列说法正确的是（）A.当弹簧变长时，它的弹性势能一定增大B.当弹簧变短时，它的弹性势能一定变小C.在拉伸长度相同时，k越大的弹簧，

9、它的弹性势能越大D.弹簧的形变量越大，它的劲度系数k值越大应用点二：探究方法在其他问题中的应用例2：弹弓是一种兵器，也是一种儿童玩具，它是由两根橡皮条和一个木叉制成的.拉伸橡皮条的过程人对橡皮条做功，使其具有一定的弹性势能，放手后橡皮条的弹力做功，将储存的弹性势能转化为石子的动能，使石子以较大的速度飞出