【優(yōu)化指導(dǎo)】高中物理 75 探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式同步課件 新人教必修2

第五節(jié)探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式1．知道彈性勢(shì)能的概念．2．實(shí)驗(yàn)探究決定彈性勢(shì)能的因素．3．理解彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系．4．會(huì)求彈簧彈力的功，并推導(dǎo)彈性勢(shì)能表達(dá)式．一、彈性勢(shì)能1．概念：發(fā)生彈性形變的物體的各部分之間，由于

的相互作用而具有的勢(shì)能．2．決定彈性勢(shì)能大小的相關(guān)因素的猜想(1)猜想依據(jù)：彈性勢(shì)能和重力勢(shì)能同屬

，重力勢(shì)能大小與物體的

和

有關(guān)，彈性勢(shì)能與其

和

有關(guān)．彈力機(jī)械能重力高度勁度系數(shù)形變量(2)猜想結(jié)論：彈性勢(shì)能與彈簧的

和

有關(guān)，在彈簧的形變量l相同時(shí)，彈簧的勁度系數(shù)k越大，彈簧的彈性勢(shì)能 ．在彈簧勁度系數(shù)k相同時(shí)，彈簧形變量l越大，彈簧的彈性勢(shì)能 ．勁度系數(shù)形變量越大越大如圖所示，用一彈簧制作一彈射裝置．要想把小球彈得越遠(yuǎn)，彈簧的形變量必須怎樣？由此設(shè)想，對(duì)同一條彈簧而言，彈性勢(shì)能與什么因素有關(guān)，彈簧把小球彈出過程能量是如何轉(zhuǎn)化的？提示：彈簧形變量越大，小球彈得越遠(yuǎn)，彈性勢(shì)能與彈簧形變量有關(guān)，小球彈出過程中彈簧彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為小球動(dòng)能．二、彈性勢(shì)能(變化)大小探究1．彈力功特點(diǎn)：隨彈簧

的變化而變化，還因

的不同而不同．2．彈力功與拉力功關(guān)系：拉力功

克服彈力做的功．3．“化變?yōu)楹恪鼻罄總＝F1Δl1＋F2Δl2＋…＋FnΔln.4．“F-l”圖象面積意義：表示

的值．形變量勁度系數(shù)等于彈力功一、彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系如圖所示，彈簧左端固定，右端連一物體，O點(diǎn)為彈簧的原長(zhǎng)處．當(dāng)物體由O點(diǎn)向右移動(dòng)的過程中，彈簧被拉長(zhǎng)，彈力對(duì)物體做負(fù)功，彈性勢(shì)能增加；當(dāng)物體由O點(diǎn)向左移動(dòng)的過程中，彈簧被壓縮，彈力對(duì)物體做負(fù)功，彈簧彈性勢(shì)能增加．當(dāng)物體由A點(diǎn)向右移動(dòng)的過程中，彈簧的壓縮量減小，彈力對(duì)物體做正功，彈性勢(shì)能減??；當(dāng)物體由A′點(diǎn)向左移動(dòng)的過程中，彈簧的伸長(zhǎng)量減小，彈力做正功，彈性勢(shì)能減小．總之，當(dāng)彈簧的彈力做正功時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能減小，彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能；當(dāng)彈簧的彈力做負(fù)功時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能增加，其他形式的能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能，這一過程可類比重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系．

【特別提醒】彈力做功是彈性勢(shì)能變化的唯一量度，彈力做多少正(負(fù))功，彈性勢(shì)能就減少(增加)多少，即W彈＝－ΔEp.二、彈簧彈性勢(shì)能表達(dá)式如圖所示，彈簧的勁度系數(shù)為k，左端固定，不加外力時(shí)，右端在A處，今用力F緩慢向右拉彈簧，使彈簧伸長(zhǎng)到B處，若規(guī)定彈簧自由長(zhǎng)度的彈性勢(shì)能為零，則手克服彈簧彈力所做的功，等于彈簧的彈性勢(shì)能．三、彈性性勢(shì)能與與重力勢(shì)勢(shì)能的比比較物理量比較內(nèi)容彈性勢(shì)能重力勢(shì)能定義發(fā)生彈性形變的物體各部分之間由于彈力的相互作用而具有的勢(shì)能物體由于被舉高而具有的勢(shì)能表達(dá)式Ep＝kx2Ep＝mgh相對(duì)性彈性勢(shì)能與零勢(shì)能位置的選取有關(guān)，通常選自然長(zhǎng)度時(shí)勢(shì)能為零，表達(dá)式最為簡(jiǎn)潔重力勢(shì)能的大小與零勢(shì)能面的選取有關(guān)，但變化量與零勢(shì)能面的選取無關(guān)物理量比較內(nèi)容彈性勢(shì)能重力勢(shì)能系統(tǒng)性彈性勢(shì)能是彈簧本身具有的能量重力勢(shì)能是物體與地球這一系統(tǒng)所共有的功能關(guān)系彈性勢(shì)能的變化等于克服彈力所做的功重力勢(shì)能的變化等于克服重力所做的功聯(lián)系兩種勢(shì)能分別以彈力、重力的存在為前提，又由物體的初、末位置來決定．同屬機(jī)械能的范疇，在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化.如圖所示示，質(zhì)量量相等的的兩木塊塊中間連連有一彈彈簧，今今用力F緩慢向上上提A，直到B恰好離開開地面．．開始時(shí)時(shí)物體A靜止在彈彈簧上面面．設(shè)開開始時(shí)彈彈簧的彈彈性勢(shì)能能為Ep1，B剛要離開開地面時(shí)時(shí)，彈簧簧的彈性性勢(shì)能為為Ep2，則關(guān)于于Ep1、Ep2大小關(guān)系系及彈性性勢(shì)能變變化ΔEp說法中正正確的是是A．Ep1＝Ep2B．Ep1＞Ep2C．ΔEp＞0D．ΔEp＜0答案：A【題后總總結(jié)】(1)對(duì)對(duì)同一根根彈簧比比較彈性性勢(shì)能大大小即比比較形變變量大小?。?2)彈彈性勢(shì)能能的變化化量ΔEp＝Ep2－Ep1.【針對(duì)訓(xùn)訓(xùn)練】1.(2012南京京高一檢檢測(cè))關(guān)于彈簧簧的彈性性勢(shì)能，，下列說說法中正正確的是是()A．當(dāng)彈彈簧變長(zhǎng)長(zhǎng)時(shí)，它它的彈性性勢(shì)能一一定增大大B．當(dāng)彈彈簧變短短時(shí)，它它的彈性性勢(shì)能一一定變小小C．在拉拉伸長(zhǎng)度度相同時(shí)時(shí)，k越大的彈彈簧，它它的彈性性勢(shì)能越越大D．彈簧簧在拉伸伸時(shí)的彈彈性勢(shì)能能一定大大于壓縮縮時(shí)的彈彈性勢(shì)能能解析：彈簧的彈彈性勢(shì)能能的大小小，除了了跟勁度度系數(shù)k有關(guān)外，，還跟它它的形變變量(拉拉伸或壓壓縮的長(zhǎng)長(zhǎng)度)有有關(guān)，如如果彈簧簧原來處處在壓縮縮狀態(tài)，，當(dāng)它變變長(zhǎng)時(shí)，，它的彈彈性勢(shì)能能應(yīng)該減減小，當(dāng)當(dāng)它變短短時(shí)，它它的彈性性勢(shì)能應(yīng)應(yīng)該增大大，在原原長(zhǎng)處它它的彈性性勢(shì)能最最小，A、B錯(cuò)錯(cuò)誤；形形變量相相同時(shí)，，k越大的彈簧，，它的彈性勢(shì)勢(shì)能越大，C正確；彈簧簧無論拉伸還還是壓縮其彈彈性勢(shì)能決定定于其形變量量的大小，與與是拉伸還是是壓縮無關(guān)，，D錯(cuò)誤．答案：C如圖所示，處處于自然長(zhǎng)度度的輕質(zhì)彈簧簧一端與墻接接觸，另一端端與置于光滑滑地面上的物物體接觸，現(xiàn)現(xiàn)在物體上施施加一水平推推力F，使物體緩慢慢壓縮彈簧，，當(dāng)推力F做功100J時(shí)，彈簧簧的彈力做功功__________J，以彈簧簧處于自然長(zhǎng)長(zhǎng)度時(shí)的彈性性勢(shì)能為零，，則彈簧的彈彈性勢(shì)能為__________J.解析：在物體緩慢壓壓縮彈簧的過過程中，推力力F始終與彈簧彈彈力等大反向向，所以力F做的功等于克克服彈簧彈力力所做的功，，即W彈＝－WF＝－100J.由彈力做功與與彈性勢(shì)能的的變化關(guān)系知知，Ep＝ΔEp＝－W彈＝100J.答案：－100100【針對(duì)訓(xùn)練】】2.如圖所示示，在光滑水水平面上有一一物體，它的的左端連一彈彈簧，彈簧的的另一端固定定在墻上，在在力F作用下物體處處于靜止?fàn)顟B(tài)態(tài)，當(dāng)撤去F后，物體將向向右運(yùn)動(dòng)，在在物體向右運(yùn)運(yùn)動(dòng)的過程中中下列說法正正確的是()A．彈簧對(duì)物物體做正功，，彈簧的彈性性勢(shì)能逐漸減減少B．彈簧對(duì)物物體做負(fù)功，，彈簧的彈性性勢(shì)能逐漸增增加C．彈簧先對(duì)對(duì)物體做正功功，后對(duì)物體體做負(fù)功，彈彈簧的彈性勢(shì)勢(shì)能先減少再再增加D．彈簧先對(duì)對(duì)物體做負(fù)功功，后對(duì)物體體做正功，彈彈簧的彈性勢(shì)勢(shì)能先增加再再減少解析：彈簧由壓縮到到原長(zhǎng)再到伸伸長(zhǎng)，剛開始始時(shí)彈力方向向與物體運(yùn)動(dòng)動(dòng)方向同向做做正功，彈性性勢(shì)能減?。竭^原長(zhǎng)位位置后彈力方方向與物體運(yùn)運(yùn)動(dòng)方向相反反，彈力做負(fù)負(fù)功，故彈性性勢(shì)能增加，，所以只有C正確，A、、B、D錯(cuò)誤誤．答案：C誤區(qū)：對(duì)影響響彈性勢(shì)能的的因素理解不不清造成錯(cuò)誤誤【典型例題】】自由下落的小小球，從接觸觸豎直放置的的輕質(zhì)彈簧開開始，到壓縮縮彈簧到最大大形變的過程程中，以下說說法中正確的的是A．小球的速速度逐漸減小小B．小球、地地球組成的系系統(tǒng)的重力勢(shì)勢(shì)能逐漸減小小C．小球、彈彈簧組成的系系統(tǒng)的彈性勢(shì)勢(shì)能先逐漸增增大再逐漸減減小D．小球的加加速度逐漸增增大【嘗試解答】】小球做加速度度先逐漸減小小到0后逐漸漸增大的變加加速運(yùn)動(dòng)，小小球速