2017-2018学年高中物理 第7章 机械能守恒定律 第5节 探究弹性势能的表达式课件 新人教版必修2.ppt

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1、第5节　探究弹性势能的表达式学习目标核心提炼1.知道探究弹性势能表达式的方法。1个概念——弹性势能1个方法——化变力为恒力2.理解弹性势能的概念，会分析决定弹簧弹性势能大小的相关因素。3.体会探究过程中的猜想、分析和转化的方法。4.领悟求弹力做功时，通过细分过程化变力为恒力的思想方法。一、弹性势能阅读教材第67～68页内容，了解弹性势能的概念。1.定义：发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有______的相互作用而具有的势能。2.弹簧的弹性势能：弹簧的长度为______时，弹性势能为0。弹簧被______或被______时，就具有了弹性势能。弹力原长拉长压缩思维拓展下列三张

2、图中的物体有什么共同点？有没有弹性势能？答案弓、金属圈、弹性杆在发生形变时，都会伴随着弹性势能的产生，在适当的条件下通过弹力做功将弹性势能转化为其他形式的能。二、探究弹性势能的表达式阅读教材68～69页内容，了解探究弹性势能表达式的过程。1.猜想(1)弹性势能与弹簧被拉伸的长度有关，同一个弹簧，拉伸的长度______，弹簧的弹性势能也越大。(2)弹性势能与弹簧的劲度系数有关，在拉伸长度l相同时，劲度系数k______，弹性势能越大。越大越大2.探究思想：弹力做功与弹性势能变化的关系同______做功与重力势能的变化关系相似。重力ΔEp减少增加3.两种方法计算弹簧弹力的功(1

3、)微元法：把整个过程划分为很多小段，整个过程做的总功等于各段做功的代数和：W总＝F1Δl1＋F2Δl2＋…＋________。(2)图象法：作出弹力F与弹簧伸长量l关系的F-l图象，则弹力做的功等于F-l图象与l轴___________。FnΔln所围的面积思维拓展如图所示，用弹簧制作一弹射装置。要想把小球弹得越远，弹簧的形变量必须怎样？要想把小球弹得越远，弹簧的劲度系数应该怎样？由此设想，对同一弹簧而言，弹性势能与什么有关？答案要想把小球弹得越远，弹簧的形变量必须很大，但在弹性限度内，所用弹簧的劲度系数应该更大。弹性势能与弹簧的形变量及劲度系数有关。[要点归纳]弹性势能的

4、理解1.弹性势能的产生原因(1)物体发生了弹性形变。(2)物体各部分间有弹力的作用。2.影响弹簧弹性势能大小的因素(1)弹簧的劲度系数。(2)弹簧的形变量。3.弹性势能表达式(1)弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系：弹簧弹力做的功等于弹性势能的减少量，或者说弹性势能的增加量等于弹簧弹力做功的负值，即W＝－ΔEp。(2)弹簧弹力做功。如图1所示，对于弹簧弹力F与其伸长量x的关系F-x图象，其与横轴所围图形(图中阴影部分)的面积就表示克服弹力所做的功。图1[精典示例][例1]通过探究得到弹性势能的表达式为Ep＝kx2，式中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧伸长(或缩短)的长度。请利用弹

5、性势能的表达式计算下列问题：放在地面上的物体上端系在劲度系数k＝400N/m的弹簧上，弹簧的另一端拴在跨过定滑轮的绳子上，如图2所示。手拉绳子的另一端，当往下拉0.1m时，物体开始离开地面，继续拉绳，使物体缓慢升高到离地h＝0.5m高处，如果不计弹簧重和滑轮跟绳的摩擦，求拉力所做的功以及弹簧的弹性势能。图2答案22J2J【误区警示】　理解弹力做功与弹性势能变化关系应注意的问题(1)弹力做功和重力做功一样也和路径无关，弹力对其他物体做了多少功，弹性势能就减少多少；克服弹力做多少功，弹性势能就增加多少。(2)弹性势能的增加量与减少量由弹力做功多少来量度。弹性势能的变化量总等于弹

6、力做功的负值。[针对训练1](多选)(2017·日照高一检测)如图3所示，弹簧的一端固定在墙上，另一端在水平力F作用下缓慢拉伸了x。关于拉力F、弹性势能Ep随伸长量x的变化图象正确的是()图3解析因为是缓慢拉伸，所以拉力始终与弹簧弹力大小相等，由胡克定律知F＝kx，F-x图象为倾斜直线，A正确，B错误；因为Ep∝x2，所以D正确，C错误。答案AD[要点归纳]探究弹性势能的表达式1.应用F-l图象计算弹力做功的方法：类比v-t图象的面积表示“位移”，F-l图象的面积表示“功”。弹力F＝kl，对同一弹簧k一定，F与l成正比，如图4所示。当发生形变量为l时，弹力做功图42.弹性势

7、能的表达式：Ep＝－W弹＝kl2。[精典示例][例2]弹簧原长为l0，劲度系数为k。用力把它拉到伸长量为l，拉力所做的功为W1；继续拉弹簧，使弹簧在弹性限度内再伸长l，拉力在继续拉伸的过程中所做的功为W2。试求：(1)W1与W2的比值；(2)对应的弹性势能Ep1与Ep2之比。解析解法一：(1)拉力F与弹簧的伸长量l成正比，故在F-l图象中是一条倾斜直线，如图所示，直线下的相关面积表示功的大小。其中，线段OA下的三角形面积表示第一个过程中拉力所做的功W1，线段AB下的梯形面积表示第二个过程中拉力所做的功W2。显然，两