高一物理人教必修二同步課件75探究彈性勢能的表達式2.ppt

第七章：機械能守恒定律,人教版物理必修,7.5探究彈性勢能的表達式,探究：什么是彈性勢能？,發(fā)生彈性形變的物體的各部分之間，由于有彈力的相互作用，也具有勢能，這種勢能叫做彈性勢能。,探究：彈性勢能的大小與哪些因素有關？（以彈簧為例）,猜想：,設計實驗方案：,實驗方法：控制變量法,實驗結論：影響彈簧彈性勢能的因素有：彈簧的形變量彈簧的勁度系數,探究：彈性勢能表達式怎樣？,猜一猜：彈性勢能的表達式可能會是怎樣的？,想一想：應該怎樣著手進行研究得出彈性勢能的表達式？,聯想：研究重力勢能先研究了什么？,類比聯想：,設置情景：,注意：緩慢拉動彈簧時，彈力與拉力等大反向，可先求拉力做功！,拉力做功能否直接用W=Flcos？,舉重時杠鈴的重力與它的位置高低無關,彈簧的彈力與它伸長的多少有關,可見：這是一個變力做功問題，如何求解這個拉力做功？,微元法,把彈簧從A到B的過程分成很多小段,微分思想,l1,l2,l3,在各個小段上，拉力可近似認為是不變的,F1、F2、F3,在各小段上，拉力做的功分別是,WF1l1F2l2F3l3,拉力在全過程中所做的功是,F1l1,F2l2,F3l3,積分思想,如何求勻變速直線運動的位移的？,圖像法,圖像法,探究：彈性勢能與拉力做功有什么關系？,類比重力所做的功與重力勢能的關系：,分析：彈力做正功，則彈性勢能減少；彈力作負功，則彈性勢能增加。彈力做功的多少跟彈性勢能變化的多少具有等量關系。,。,類比重力勢能與重力做功的關系,2、表達式,1、我們求得拉力做功：,則彈力做功：,說明這一過程彈性勢能增加了：,問題：彈簧處于原長時彈性勢能為多少？,零,可見彈簧的彈性勢能表達式為：,：彈簧的形變量。,：彈簧的勁度系數。,后續(xù)探究：,、我們剛才以彈簧伸長為例研究了彈性勢能，那么彈簧壓縮會怎樣？、彈性勢能有沒有正負之分？、能否規(guī)定彈簧某一任意長度為零勢能？、其他能發(fā)生彈性形變的物體如橡皮繩的彈性勢能表達式怎樣？,例1關于彈性勢能，下列說法中正確的是A.任何發(fā)生彈性形變的物體，都具有彈性勢能B.任何具有彈性勢能的物體一定發(fā)生了彈性形變C.物體只要發(fā)生形變，就一定具有彈性勢能D.彈簧的彈性勢能只跟彈簧被拉伸或壓縮的長度有關,提示:由彈性勢能的定義和相關因素進行判斷。,(AB),解析:發(fā)生彈性形變的物體的各部分之間，由于彈力作用而具有的勢能，叫做彈性勢能。所以，任何發(fā)生彈性形變的物體都具有彈性勢能，任何具有彈性勢能的物體一定發(fā)生了彈性形變。物體發(fā)生了形變，若是非彈性形變，無彈力作用，則物體就不具有彈性勢能。彈簧的彈性勢能除了跟彈簧被拉伸或壓縮的長度有關外，還跟彈簧勁度系數的大小有關。正確選項為A、B。,點悟:發(fā)生形變的物體不一定具有彈性勢能，只有發(fā)生彈性形變的物體才具有彈性勢能。對此，必須有清醒的認識。,例2:彈簧原長為l0，勁度系數為k。用力把它拉到伸長量為l，拉力所做的功為W1；繼續(xù)拉彈簧，使彈簧在彈性限度內再伸長l，拉力在繼續(xù)拉伸的過程中所做的功為W2。試求W1與W2的比值。,提示利用Fl圖象分析。,解析:拉力F與彈簧的伸長量l成正比，故在Fl圖象中是一條傾斜直線，如圖533所示，直線下的相關面積表示功的大小。其中，線段OA下的三角形面積表示第一個過程中拉力所做的功W1，線段AB下的梯形面積表示第二個過程中拉力所做的功W2。顯然，兩塊面積之比為13，即W1W2=13。,點悟上述解法采用了教材探究彈性勢能表達式的研究方法，即應用Fl圖象直觀地進行分析。若記得彈性勢能的表達式，也可由彈性勢能的表達式進行計算。由于拉力做功增加了彈簧的彈性勢能，故有,所以，W1與W2的比值,W1W2=,=13。,-,例3:如圖534所示，勁度系數為k的輕質彈簧一端固定，另一端與物塊拴接，物塊放在光滑水平面上?，F用外力緩慢拉動物塊，若外力所做的功為W，則物塊移動了多大