高中物理人教版第七章機(jī)械能守恒定律探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式 同課異構(gòu)

探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式（習(xí)題）針對(duì)練習(xí)【概念規(guī)律練習(xí)】知識(shí)點(diǎn)一彈性勢(shì)能1．關(guān)于彈性勢(shì)能，下列說(shuō)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(shì)能B．任何具有彈性勢(shì)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(shì)能D．彈簧的彈性勢(shì)能只跟彈簧被拉伸或壓縮的長(zhǎng)度有關(guān)2．關(guān)于彈性勢(shì)能和重力勢(shì)能下列說(shuō)法正確的是()A．重力勢(shì)能屬于物體和地球這個(gè)系統(tǒng)，彈性勢(shì)能屬于發(fā)生彈性形變的物體B．重力勢(shì)能是相對(duì)的，彈性勢(shì)能是絕對(duì)的C．重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能都是相對(duì)的D．重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能都是狀態(tài)量3．關(guān)于彈簧的彈性勢(shì)能，下列說(shuō)法中正確的是()A．當(dāng)彈簧變長(zhǎng)時(shí)，它的彈性勢(shì)能一定增大B．當(dāng)彈簧變短時(shí)，它的彈性勢(shì)能一定變小C．在拉伸長(zhǎng)度相同時(shí)，k越大的彈簧，它的彈性勢(shì)能越大D．彈簧在被拉伸時(shí)的彈性勢(shì)能一定大于被壓縮時(shí)的彈性勢(shì)能知識(shí)點(diǎn)二彈力做功與彈性勢(shì)能的關(guān)系4．關(guān)于彈力做功與彈性勢(shì)能的關(guān)系，我們?cè)谶M(jìn)行猜想時(shí)，可以參考對(duì)重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系的討論，則下面的猜想有道理的是()A．彈力做功將引起彈性勢(shì)能的變化，當(dāng)彈力做正功時(shí)，彈性勢(shì)能將增加B．彈力做功將引起彈性勢(shì)能的變化，當(dāng)彈力做正功時(shí)，彈性勢(shì)能將減少C．彈力做功將引起彈性勢(shì)能的變化，當(dāng)彈力做負(fù)功時(shí)，彈性勢(shì)能將增加D．彈力做功將引起彈性勢(shì)能的變化，當(dāng)彈力做負(fù)功時(shí)，彈性勢(shì)能將減少5.如圖1所示，一個(gè)物體以速度v0沖向與豎直墻壁相連的輕質(zhì)彈簧，墻壁和物體間的彈簧被物體壓縮，在此過(guò)程中以下說(shuō)法正確的是()A．物體對(duì)彈簧做的功與彈簧的壓縮量成正比B．壓縮彈簧的過(guò)程中，物體向墻壁移動(dòng)相同的距離，彈力做的功不相等C．彈簧的彈力做正功，彈性勢(shì)能減少D．彈簧的彈力做負(fù)功，彈性勢(shì)能增加【方法技巧練】一、探究彈性勢(shì)能表達(dá)式的方法6．在猜想彈性勢(shì)能可能與哪幾個(gè)物理量有關(guān)的時(shí)候，有人猜想彈性勢(shì)能與彈簧的勁度系數(shù)k及彈簧的伸長(zhǎng)量l有關(guān)，但究竟是與l的一次方，還是l的二次方，還是l的三次方有關(guān)呢？請(qǐng)完成下面練習(xí)以幫助思考．(1)若彈性勢(shì)能Ep∝kl，由于勁度系數(shù)k的單位是N/m，彈簧伸長(zhǎng)量l的單位是m，則kl的單位是________．(2)若彈性勢(shì)能Ep∝kl2，由于勁度系數(shù)k的單位是N/m，彈簧伸長(zhǎng)量l的單位是m，則kl2的單位是________．(3)若彈性勢(shì)能Ep∝kl3，由于勁度系數(shù)k的單位是N/m，彈簧伸長(zhǎng)量l的單位是m，則kl3的單位是________．從(1)、(2)、(3)對(duì)單位的計(jì)算，你可以得到的啟示是_____________________________．二、彈性勢(shì)能的求解方法圖27．一根彈簧的彈力—位移圖線如圖2所示，那么彈簧由伸長(zhǎng)量8cm到伸長(zhǎng)量4cm的過(guò)程中，彈力做功和彈性勢(shì)能的變化量為(A．J，－JB．－J,JC．J，－JD．－J,J圖38．在水平地面上放一個(gè)豎直輕彈簧，彈簧上端與一個(gè)質(zhì)量為2.0kg的木塊相連，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)．若在木塊上再加一個(gè)豎直向下的力F，使木塊緩慢向下移動(dòng)0.10m，力F做功J，此時(shí)木塊再次處于平衡狀態(tài)，力F的大小為50N，如圖3所示．求：在木塊下移0.10課后鞏固習(xí)題1．在探究彈簧的彈性勢(shì)能的表達(dá)式時(shí)，下面猜想有一定道理的是()A．重力勢(shì)能與物體被舉起的高度h有關(guān)，所以彈性勢(shì)能很可能與彈簧的長(zhǎng)度有關(guān)B．重力勢(shì)能與物體被舉起的高度h有關(guān)，所以彈性勢(shì)能很可能與彈簧被拉伸(或壓縮)的長(zhǎng)度有關(guān)C．重力勢(shì)能與物體所受的重力mg大小有關(guān)，所以彈性勢(shì)能很可能與彈簧的勁度系數(shù)有關(guān)D．重力勢(shì)能與物體的質(zhì)量有關(guān)，所以彈性勢(shì)能很可能與彈簧的質(zhì)量大小有關(guān)2．彈簧的一端固定，處于自然長(zhǎng)度．現(xiàn)對(duì)彈簧的另一端施加一個(gè)拉力，關(guān)于拉力做功(或彈簧克服拉力做功)與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系，以下說(shuō)法中正確的是()A．拉力對(duì)彈簧做正功，彈簧的彈性勢(shì)能增加B．拉力對(duì)彈簧做正功，彈簧的彈性勢(shì)能減少C．彈簧克服拉力做功，彈簧的彈性勢(shì)能增加D．彈簧克服拉力做功，彈簧的彈性勢(shì)能減少3．自由下落的小球，從接觸豎直放置的輕彈簧開(kāi)始，到壓縮彈簧到最大形變的過(guò)程中，以下說(shuō)法中正確的是()A．小球的速度逐漸減小B．小球、地球組成系統(tǒng)的重力勢(shì)能逐漸減小C．小球、彈簧組成系統(tǒng)的彈性勢(shì)能先逐漸增大再逐漸減小D．小球的加速度逐漸增大4．在一次“蹦極”運(yùn)動(dòng)中，人由高空跌下，到最低點(diǎn)的整個(gè)過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是()A．重力對(duì)人做正功B．人的重力勢(shì)能減少了C．橡皮繩對(duì)人做負(fù)功D．橡皮繩的彈性勢(shì)能增加了5．如圖4所示，在光滑的水平面上有一物體，它的左端連一彈簧，彈簧的另一端固定在墻上，在力F作用下物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)撤去F后，物體將向右運(yùn)動(dòng)，在物體向右運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A．彈簧的彈性勢(shì)能逐漸減小B．彈簧的彈性勢(shì)能逐漸增大C．彈簧的彈性勢(shì)能先增大后減小D．彈簧的彈性勢(shì)能先減小后增大6．某緩沖裝置可抽象成如圖所示的簡(jiǎn)單模型．圖中k1、k2為原長(zhǎng)相等，勁度系數(shù)不同的輕質(zhì)彈簧．下列表述正確的是()A．緩沖效果與彈簧的勁度系數(shù)無(wú)關(guān)B．墊片向右移動(dòng)時(shí)，兩彈簧產(chǎn)生的彈力大小相等C．墊片向右移動(dòng)時(shí)，兩彈簧的長(zhǎng)度保持相等D．墊片向右移動(dòng)時(shí)，兩彈簧的彈性勢(shì)能發(fā)生改變7．如圖6所示，質(zhì)量相等的兩木塊中間連有一彈簧，今用力F緩慢向上提A，直到B恰好離開(kāi)地面．開(kāi)始時(shí)物體A靜止在彈簧上面．設(shè)開(kāi)始時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為Ep1，B剛要離開(kāi)地面時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能為Ep2，則關(guān)于Ep1、Ep2大小關(guān)系及彈性勢(shì)能變化ΔEp說(shuō)法中正確的是()A．Ep1＝Ep2 B．Ep1>Ep2C．ΔEp>0 D．ΔEp<08．在一次演示實(shí)驗(yàn)中，一個(gè)被壓緊的彈簧沿一粗糙水平面射出一個(gè)小物體，測(cè)得彈簧被壓縮的長(zhǎng)度l和小物體在粗糙水平面上滑動(dòng)的距離x如下表所示．由此表可以歸納出小物體滑動(dòng)的距離x跟彈簧被壓縮的距離l之間的關(guān)系，并猜測(cè)彈簧的彈性勢(shì)能Ep跟彈簧被壓縮的距離l之間的關(guān)系分別是(選項(xiàng)中k1、k2是常量)()實(shí)驗(yàn)次數(shù)1234l/cmx/cm＝k1l，Ep＝k2l B．x＝k1l，Ep＝C．x＝k1l2，Ep＝k2l D．x＝k1l2，Ep＝題號(hào)12345678答案9.通過(guò)理論分析可得出彈簧的彈性勢(shì)能公式Ep＝eq\f(1,2)kl2(式中k為彈簧的勁度系數(shù)，l為彈簧長(zhǎng)度的變化量)．為驗(yàn)證這一結(jié)論，A、B兩位同學(xué)設(shè)計(jì)了以下的實(shí)驗(yàn)：①兩位同學(xué)首先都進(jìn)行了如圖7甲所示的實(shí)驗(yàn)：將一根輕質(zhì)彈簧豎直掛起，在彈簧的另一端掛上一個(gè)已知質(zhì)量為m的小鐵球，穩(wěn)定后測(cè)得彈簧伸長(zhǎng)d.②A同學(xué)完成步驟①后，接著進(jìn)行了如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)：將這根彈簧豎直地固定在水平桌面上，并把小鐵球放在彈簧上，然后豎直地套上一根帶有插銷孔的長(zhǎng)透明塑料管，利用插銷壓縮彈簧．拔掉插銷時(shí)，彈簧對(duì)小球做功，使小球彈起，測(cè)得彈簧的壓縮量l和小鐵球上升的最大高度H.③B同學(xué)完成步驟①后，接著進(jìn)行了如圖丙所示的實(shí)驗(yàn)：將這根彈簧放在水平桌面上，一端固定在豎直墻上，另一端被小鐵球壓縮，測(cè)得壓縮量為l，釋放彈簧后，小鐵球從高為h的桌面上水平拋出，拋出的水平距離為L(zhǎng).圖7(1)A、B兩位同學(xué)進(jìn)行圖甲所示的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菫榱舜_定什么物理量？請(qǐng)用m、d、g表示所求的物理量____________________．(2)如果Ep＝eq\f(1,2)kl2成立，A同學(xué)測(cè)出的物理量l與d、H的關(guān)系式是：l＝____________.B同學(xué)測(cè)出的物理量l與d、h、L的關(guān)系式是：l＝__________.(3)試分別分析兩位同學(xué)實(shí)驗(yàn)誤差的主要來(lái)源_______________________________________________________.答案針對(duì)練習(xí)1．AB[由彈性勢(shì)能的定義和相關(guān)因素進(jìn)行判斷．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(shì)能，叫做彈性勢(shì)能．所以，任何發(fā)生彈性形變的物體都具有彈性勢(shì)能，任何具有彈性勢(shì)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(wú)彈力作用，物體就不具有彈性勢(shì)能．彈簧的彈性勢(shì)能除了跟彈簧被拉伸或壓縮的長(zhǎng)度有關(guān)外，還跟彈簧勁度系數(shù)的大小有關(guān)．正確選項(xiàng)為A、B.]2．ACD[重力勢(shì)能具有系統(tǒng)性，彈性勢(shì)能只屬于發(fā)生彈性形變的物體，故A正確；重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能都是相對(duì)的，且都是狀態(tài)量，故B錯(cuò)，C、D正確．]3．C[彈簧彈性勢(shì)能的大小，除了跟勁度系數(shù)k有關(guān)外，還跟它的形變量(拉伸或壓縮的長(zhǎng)度)有關(guān)．如果彈簧原來(lái)處在壓縮狀態(tài)，當(dāng)它變長(zhǎng)時(shí)，它的彈性勢(shì)能應(yīng)該先減小，在原長(zhǎng)處它的彈性勢(shì)能最小，所以A、B、D均不對(duì)．]4．BC5．BD[由功的計(jì)算公式W＝Flcosθ知，恒力做功時(shí)，做功的多少與物體的位移成正比，而彈簧對(duì)物體的彈力是一個(gè)變力，所以A不正確；彈簧開(kāi)始被壓縮時(shí)彈力小，彈力做的功也少，彈簧的壓縮量變大時(shí)，物體移動(dòng)相同的距離做的功增多，故B正確；物體壓縮彈簧的過(guò)程，彈簧的彈力與彈力作用點(diǎn)的位移方向相反，所以彈力做負(fù)功，彈性勢(shì)能增加，故C錯(cuò)誤，D正確．]6．(1)N(2)J(3)J·m彈性勢(shì)能Ep與彈簧伸長(zhǎng)量l的二次方有關(guān)7．C[彈力做的功W＝eq\f(60＋30,2)×J＝J>0，故彈性勢(shì)能減少J，即ΔEp＝Ep2－Ep1＝－J，故選項(xiàng)C正確．]8．J解析木塊緩慢下移0.10m的過(guò)程中，F(xiàn)與重力的合力始終與彈簧彈力等大反向，所以力F和重力做的總功等于克服彈簧彈力做的功，即W彈＝－(WF＋mgh)＝－＋×10×J＝－J由彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系知，ΔEp＝－W彈＝J.方法總結(jié)功是能量轉(zhuǎn)化的量度，因此確定某一過(guò)程中的力做的功，是研究該過(guò)程能量轉(zhuǎn)化的重要方法．課后鞏固習(xí)題1．BC[彈簧的彈性勢(shì)能與彈簧的勁度系數(shù)和彈簧的形變量有關(guān)，與彈簧的長(zhǎng)度、質(zhì)量等因素?zé)o關(guān)．]2．AC[拉力對(duì)彈簧做正功，彈簧的彈力做負(fù)功，彈簧的彈性勢(shì)能增加．]3．B[小球做加速度先減小到0后反向逐漸增大的變速運(yùn)動(dòng)，小球速度先增大后減?。蔄、D錯(cuò)，小球的重力勢(shì)能逐漸減小，由于彈簧的壓縮量逐漸增大，因此彈簧的彈性勢(shì)能逐漸增大，故B正確，C錯(cuò)．]4．ABCD[人由高空跌下，到最低點(diǎn)的過(guò)程中，重力方向和位移方向均向下，重力對(duì)人做正功，重力勢(shì)能減少，A、B正確；在人和橡皮繩相互作用的過(guò)程中，橡皮繩對(duì)人的拉力向上，人的位移向下，繩的拉力對(duì)人做負(fù)功，橡皮繩的彈性勢(shì)能增加，C、D正確．]5．D[撤去F后物體向右運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，彈簧的彈力先做正功后做負(fù)功，故彈簧的彈性勢(shì)能先減小后增大．]6．BD[墊片向右移動(dòng)時(shí)，由于是輕質(zhì)彈簧，所以兩彈簧產(chǎn)生的彈力相等，B正確；由于原長(zhǎng)相同，勁度系數(shù)不同，所以墊片向右移動(dòng)時(shí)，兩彈簧被壓縮的長(zhǎng)度不同；彈簧的彈性勢(shì)能與形變量和勁度系數(shù)有關(guān)，則緩沖效果和勁度系數(shù)有關(guān)，A、C錯(cuò)，D正確．]7．A[開(kāi)始時(shí)彈簧形變量為l1，有kl1＝mg.則它離開(kāi)地面時(shí)形變量為l2，有kl2＝mg，故l1＝l2，