2020年高中物理 7.5 探究彈性勢能的表達式導(dǎo)學案 新人教版必修2

1、第七章機械能守恒定律 5探究彈性勢能的表達式學習目標1.知道探究彈性勢能表達式的思路.2.理解彈性勢能的概念,會分析決定彈簧彈性勢能大小的相關(guān)因素.3.體會探究過程中的猜想、分析和轉(zhuǎn)化的方法.4.領(lǐng)悟求彈力做功時通過細分過程化變力為恒力的思想方法.自主探究1.簡述胡克定律的內(nèi)容,并寫出公式.2.簡述重力做功和重力勢能的關(guān)系,并寫出關(guān)系式.3.勻變速直線運動位移公式是什么?必修一學習時,如何推導(dǎo)?合作探究一、問題引入(一)演示實驗:鉤碼掛在彈簧下面向下拉長后松手,彈簧把鉤碼拉到高處.(二)根據(jù)以上演示及圖片思考以下問題:1.看到的彈簧、弓、彈弓、蹦床都有什么共同特征?2.為什么能說它們具有能量呢

2、?這是什么能量呢?彈性勢能:提出問題1:彈性勢能的大小可能與哪些因素有關(guān)?(提示:可以類比重力勢能的影響因素)實驗驗證:準備兩個勁度系數(shù)不同的彈簧和一個小車,請同學們討論并設(shè)計方案來驗證猜想.思考:重力勢能的表達式探究過程是怎樣的?這對你探究彈性勢能表達式有什么啟發(fā)嗎?二、探究彈簧的彈性勢能表達式提出問題2:彈性勢能與彈力做功的關(guān)系是怎樣的?提出問題3:彈性勢能與拉力做功的關(guān)系是怎樣的?提出問題4:怎樣計算拉力所做的功?討論回顧:結(jié)合vt圖象,分析勻變速直線運動求位移的表達式如何得出?對你求變力做功有啟示嗎?嘗試采用勻變速直線運動求位移的方法,求出拉力做的功.推導(dǎo)過程:結(jié)論:彈性勢能的表達式是

3、什么?【典例】一根彈簧的Fx圖象如圖所示,那么彈簧由伸長量8cm到伸長量4 cm的過程中,彈力做功和彈性勢能的變化量為()A.3.6J,-3.6JB.-3.6J,3.6JC.1.8J,-1.8JD.-1.8J,1.8J課堂檢測1.彈簧的彈性勢能與下列哪些因素有關(guān)()A.彈簧的勁度系數(shù)B.彈簧的質(zhì)量C.彈簧的形變量D.彈簧的原長2.關(guān)于彈性勢能,下列說法正確的是()A.發(fā)生彈性形變的物體都具有彈性勢能B.只有彈簧在發(fā)生彈性形變時才具有彈性勢能C.彈性勢能不可以與其他形式的能量之間相互轉(zhuǎn)化D.當彈簧變短時,彈簧的彈性勢能變小3.如圖所示,在光滑水平面上,一物體以速度v0沖向與豎直墻壁相連的輕彈簧,

4、自接觸彈簧到彈簧被壓縮至最短過程中,以下說法正確的是()A.物體的加速度逐漸減小B.物體的速度逐漸減小C.彈力對物體做負功,彈簧的彈性勢能減小D.彈力對物體做負功,彈簧的彈性勢能增大4.一輕彈簧豎直固定在水平面上.一小球從彈簧的正上方h高處落下,如圖所示.經(jīng)幾次反彈后小球靜止在彈簧上(取地面為零勢能參考面),則()A.小球第一次速度為零時,重力勢能最小B.小球第一次速度為零時,彈簧的彈性勢能最小C.小球第一次速度最大時,彈簧的彈性勢能最大D.小球靜止在彈簧上時,彈簧的壓縮量與h有關(guān)5.關(guān)于彈力做功與彈性勢能的關(guān)系,我們在猜想時,可以參考重力做功與重力勢能的關(guān)系.則下面猜想有道理的是()A.彈力

5、做功將引起彈性勢能的變化,當彈力做正功時,彈性勢能增加B.彈力做功將引起彈性勢能的變化,當彈力做正功時,彈性勢能減少C.彈力做功將引起彈性勢能的變化,當彈力做負功時,彈性勢能不變D.彈力做功與彈性勢能的變化無任何聯(lián)系6.關(guān)于彈簧的彈性勢能,以下說法正確的是()A.當彈簧伸長的長度相同時,彈簧的勁度系數(shù)越大,彈性勢能越小B.彈簧伸長時有彈性勢能,彈簧壓縮時沒有彈性勢能C.彈簧伸長時彈性勢能為正值,彈簧壓縮時彈性勢能為負值D.對于同一彈簧,只要彈簧伸長與彈簧壓縮時的形變量相同,其彈性勢能就相同提升能力7.在光滑的水平面上有A、B兩物體,中間連一輕質(zhì)彈簧,今用水平恒力F向右拉B,當A、B一起向右加速

6、運動時,彈簧的彈性勢能為Ep1.如果用該水平恒力F向左拉A,當A、B一起向左加速運動時,彈簧的彈性勢能為Ep2.已知mA=2mB,則()A.Ep1Ep2B.Ep1MB)兩物體之間連接一輕彈簧,豎直放在水平地面上,現(xiàn)用力F緩慢向上拉A,直到B剛要離開地面.設(shè)剛開始時彈簧的彈性勢能為Ep1,B剛要離開地面時的彈性勢能為Ep2.比較Ep1和Ep2的大小關(guān)系.參考答案自主探究1.彈簧發(fā)生彈性形變時,彈力的大小F跟彈簧伸長(或縮短)的長度x成正比,即F=kx2.重力做正功,重力勢能減小;重力做負功,重力勢能增大.WG=-Ep3.x=v0t+at2;根據(jù)圖象,利用微分法(復(fù)習必修一第二章第三節(jié))合作探究一、1.都發(fā)生了形變具有能量對其他物體做了功2.由于物體發(fā)生了形變彈性勢能提出問題1:彈性勢能與彈簧本身(勁度系數(shù))及形變量有關(guān).Ep=mgh,可以通過探究彈力做功與彈性勢能的關(guān)系來確定重力勢能的表達式.二、提出問題2:彈力對物體做正功,彈性勢能減小;彈力對物體做負功,彈性勢能增大.提出問題3:拉力做正功,彈性勢能增大;拉力做負功,彈性勢能減小.提出問題4:啟示:FL圖象的面積表示彈力做的功.W=kx2【典例】D課堂檢測1.AC2.A3.BD4.A5.B6.D7.A8.Ep1Ep2解析:原來系統(tǒng)靜止時,設(shè)彈簧的壓縮量為x1,對于A物體,由力的