人教版高中物理必修2第7章機(jī)械能守恒定律 7-5探究彈性勢能的表達(dá)式

7.5探究彈性勢能的表達(dá)式必修二力學(xué)第七章

機(jī)械能守恒定律本節(jié)課的核心素養(yǎng)：充分全面理解彈性勢能的概念及意義，理解彈性勢能也具有相對性．體會探究過程中猜想、分析和轉(zhuǎn)化遷移的方法；領(lǐng)悟求彈簧彈力所做功時(shí)細(xì)分過程、化變?yōu)楹愕乃枷敕椒ǎ斫饨柚鷪D象下的面積求彈力做的功．在探究過程中通過猜想、分析和轉(zhuǎn)化遷移的方法，培養(yǎng)合作意識，感受理論探究物理規(guī)律的研究基本思路．拉開的弓彎曲的桿拉開的彈簧彈性勢能發(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而具有的勢能叫彈性勢能。彈性勢能的概念發(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而具有的勢能叫彈性勢能。重力勢能與什么因素有關(guān)(m、h)重力勢能與重力做功有關(guān)分析重力做功重力勢能Ep=mgh如何求彈性勢能的表達(dá)式？彈性勢能與什么因素有關(guān)彈性勢能與彈力做功的關(guān)系分析彈力做功提出問題分析問題解決問題得出結(jié)論探究方案：求出彈性勢能的表達(dá)式猜想：彈性勢能與哪些因素有關(guān)？(1)與彈簧的伸長量Δl有關(guān)一提出問題：(2)與彈簧的勁度系數(shù)k有關(guān)與以上物理量是怎樣的關(guān)系呢?原長舉重時(shí)杠鈴的重力與它的位置高低無關(guān)重力勢能：Ep=mgh彈性勢能與拉力做功的關(guān)系？拉力做的功等于彈性勢能的變化量規(guī)定：彈簧處于原長狀態(tài)時(shí)，彈性勢能為零。二分析問題：物體克服重力做的功等于物體重力勢能的的變化量原長狀態(tài)怎樣計(jì)算拉力做的功？三解決問題：怎樣計(jì)算拉力做的功？三解決問題：？怎樣計(jì)算拉力做的功？三

解決問題：細(xì)分過程“割之彌細(xì),所失彌少?！?-----劉微化變?yōu)楹?.建立模型在各個(gè)小段上，拉力可近似認(rèn)為是不變的把彈簧從A到B的過程細(xì)分成很多小段拉力在全過程中所做的功是:在各小段上，拉力做的功分別是:怎樣計(jì)算這個(gè)求和式？勻速直線X=vtotv重力的功W=mghohmg2.建立方案tvtvtotvvootvvoolF彈力的功勻變速直線運(yùn)動的位移otvvovootvΔl割之彌細(xì)，所失彌少。割之又割，以至于不可割。3.解決問題（類比法、圖像法）F拉0lΔlΔl1Δl2Δl3Δl5Δl4F2F3F4F5F1F拉

=

kΔl拉力所做的功等于圖線與橫軸所圍的面積探究彈簧彈力所做的功四得出結(jié)論與開始研究時(shí)提出的猜想相符嗎?對假說修正和推廣彈性勢能的表達(dá)式：其中，k是彈簧的勁度系數(shù)，l是彈簧的伸長量或壓縮量四得出結(jié)論提出問題：觀察現(xiàn)象得概念猜想、假設(shè)找條件分析問題：功能關(guān)系是根據(jù)

遷移、轉(zhuǎn)化來計(jì)算解決問題：建模巧用八個(gè)字細(xì)分過程、化變?yōu)楹恪邦惐?、圖像”立方案解決問題很方便得出結(jié)論：評價(jià)交流和檢驗(yàn)

推廣使用附條件探究彈性勢能的表達(dá)式(理論探究）小結(jié)對現(xiàn)象的一般觀察運(yùn)用邏輯(數(shù)學(xué))得出推論實(shí)驗(yàn)對推論進(jìn)行檢驗(yàn)對假說修正和推廣科學(xué)探究的一般方法：提出猜想建立假設(shè)搜集證據(jù)建立模型板書1、本節(jié)課經(jīng)歷了科學(xué)探究的一般過程:2、本節(jié)課利用了已有的知識和經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合以下方法:（1）學(xué)習(xí)猜想、分析和類比；（2）體會細(xì)分過程、化變?yōu)楹愕乃枷?；?）再次學(xué)習(xí)應(yīng)用圖像處理問題的方法。對現(xiàn)象的一般觀察提出猜想建立假設(shè)搜集證據(jù)建立模型運(yùn)用邏輯(數(shù)學(xué))得出推論對假說修正和推廣五、試題研究某同學(xué)利用下述裝置對輕質(zhì)彈簧的彈性勢能進(jìn)行探究，一輕質(zhì)彈簧放置在光滑水平桌面上，彈簧左端固定，右端與一小球接觸而不固連:彈簧處于原長時(shí)，小球恰好在桌面邊緣，如圖(a)所示。向左推小球，使彈黃壓縮一段距離后由靜止釋放:小球離開桌面后落到水平地面。通過測量和計(jì)算，可求得彈簧被壓縮后的彈性勢能。回答下列問題：(1)本實(shí)驗(yàn)中可認(rèn)為，彈簧被壓縮后的彈性勢能Ep與小球拋出時(shí)的動能Ek相等。已知重力加速度大小為g。為求得Ek，至少需要測量下列物理量中的

(填正確答案標(biāo)號,其中）A.小球的質(zhì)量mB.小球拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離sC.桌面到地面的高度hD.彈簧的壓縮量△xE.彈簧原長

五、試題研究(2).用所選取的測量量和已知量表示Ek，得Ek=

。(3)圖(b)中的直線是實(shí)驗(yàn)測量得到的s-△x圖線。從理論上可推出，如果h不變.m增加，s—△x圖線的斜率會

（填“增大”、“減小”或“不變”):如果m不變，h增加，s—△x圖線的斜率會

(填“增大”、“減小”或“不變”)。由圖(b)中給出的直線關(guān)系和Ek的表達(dá)式可知，Ep與△x的

次方成正比。五、試題研究例題：如圖所示，質(zhì)量相等的兩木塊中間連有一輕質(zhì)彈簧，今用力F緩慢向上提A，直到B恰好離開地面．開始時(shí)物體A靜止在彈簧上面．設(shè)開始時(shí)彈簧的彈性勢能為EP1，B剛要離開地面時(shí)，彈簧的彈性勢能為EP2，則EP1________EP2.解析：A、B兩物體質(zhì)量相同，對A物體，不加向上力F時(shí)，mAg＝kx1，加上力F后，在拉力F作用下，B剛離開地面時(shí)，對B：mBg＝kx2，由于mA＝mB，故x1＝x2.根據(jù)彈性勢能與彈簧的形變量的平方成正比，則EP1＝EP2.備用例題：在一次演示實(shí)驗(yàn)中，一壓緊的彈簧沿一粗糙水平面射出一小球，測得彈簧壓縮的距離d和小球在粗糙水平面滾動的距離，如下表所示．由此表可以歸納出小球滾動的距離跟彈簧壓縮的距離d之間的關(guān)系，并猜測彈簧的彈性勢能E跟彈簧壓縮的距離d之間的關(guān)系分別是(選項(xiàng)中k1、k2是常量)(

)解析：由本節(jié)課探究的彈簧的彈性勢能的表達(dá)式EP＝kx2，知EP＝k2d2；從題中所示的表格中可以看出，d增加到原來的2倍時(shí)，s增到原來的4倍，s與d是平方的關(guān)系，所以有s＝k1d2，正確選項(xiàng)為D..實(shí)驗(yàn)次數(shù)1234d/cm0.501.002.004.00s/cm4.9820.0280.10319.5A.s＝k1d，EP＝k2dB．s＝k1d，EP＝k2d2C.s＝k1d2，EP＝k2dD．s＝k1d2，EP＝k2d2射箭,在中國古代體育文化中可謂是項(xiàng)目的鼻祖了,它的起源與遠(yuǎn)古人類進(jìn)行狩獵和保衛(wèi)自身安全的需要有著很大的關(guān)系。考古工作者曾經(jīng)在山西峙峪人文化遺址發(fā)現(xiàn)了一件距今兩萬八千年前的石箭頭,這表明當(dāng)時(shí)人類已經(jīng)開始使用弓箭了,這是用石頭磨制的箭頭,綁在木桿上作為當(dāng)時(shí)射箭的用具。到了商周時(shí)期,隨著青銅工具的出現(xiàn),石箭頭開