【同步備課】2020年高中物理學(xué)案(新人教必修二)7.5《探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式》3

學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道探究彈性勢(shì)能表達(dá)式的思路。2.理解彈性勢(shì)能的概念，會(huì)分析打算彈簧彈性勢(shì)能大小的相關(guān)因素。3.體會(huì)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(shí)通過細(xì)分過程化變力為恒力的思想方法。重點(diǎn)： 1.探究彈性勢(shì)能公式的過程和所用方法。 2.理論探究的方法。難點(diǎn)： 1.推導(dǎo)拉伸彈簧時(shí)，用數(shù)學(xué)思想求解拉力所做功的表達(dá) 式。 2.用圖象法解決問題。學(xué)習(xí)過程一，課前預(yù)習(xí)，自主學(xué)習(xí)（一），彈性勢(shì)能1.定義：發(fā)生彈性形變的物體的各部分之間，由于有_____的相互作用而具有的勢(shì)能。2.當(dāng)彈簧的長度為_____時(shí)，它的彈性勢(shì)能為0，當(dāng)彈簧被_____或被_____后，就具有了彈性勢(shì)能。二、打算彈性勢(shì)能大小的相關(guān)因素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),彈簧彈力與其_________和_______有關(guān)。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_____；在彈簧的勁度系數(shù)k相同時(shí)，彈簧的形變量越大，彈簧的彈性勢(shì)能_____。三、彈性勢(shì)能(變化)大小的探究1.彈力特點(diǎn)：隨彈簧_______的變化而變化，還因_____的不同而不同。2.彈力做功與彈性勢(shì)能的關(guān)系:彈力做正功時(shí)，彈性勢(shì)能_____，_____的彈性勢(shì)能_____彈力做的功；彈力做負(fù)功時(shí)，彈性勢(shì)能_____，_____的彈性勢(shì)能_____克服彈力做的功。3.“化變?yōu)楹恪鼻罄?W總=F1Δl1+F2Δl2+…+FnΔln。4.“F-l”圖象面積的意義：表示_________的值?！九幸慌小?1)發(fā)生形變的物體就具有彈性勢(shì)能。()(2)彈性勢(shì)能是一個(gè)標(biāo)量。()(3)當(dāng)彈簧變長時(shí)，它的彈性勢(shì)能肯定增大。()(4)若規(guī)定彈簧處于原長時(shí)，彈簧彈性勢(shì)能為零，則彈簧的彈性勢(shì)能不會(huì)有負(fù)值。()二．課堂導(dǎo)學(xué)，小組合作探究主題一：彈性勢(shì)能1.試驗(yàn)裝置如圖所示：將一木塊靠在彈簧一端，彈簧另一端固定在墻上，壓縮后松手，彈簧將木塊彈出。結(jié)合表格分析試驗(yàn)現(xiàn)象。提示：2.依據(jù)上面試驗(yàn)，試分析彈性勢(shì)能的產(chǎn)生條件。提示：(1)物體發(fā)生了彈性形變。(2)物體各部分之間有彈力作用。3.試從能量的角度分析木塊被彈出的緣由。提示：被壓縮的彈簧對(duì)木塊做功，把自身的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為木塊的動(dòng)能?！咎骄繗w納】彈性勢(shì)能1.產(chǎn)生條件(1)物體發(fā)生彈性形變。(2)物體各部分之間有彈力作用。2.彈性勢(shì)能的變化往往伴隨著其他能量的變化?！镜淅?】如圖所示，一個(gè)物體以速度v0沖向與豎直墻壁相連的輕質(zhì)彈簧，彈簧被壓縮，在此過程中以下說法正確的是()A.物體對(duì)彈簧做的功與彈簧的壓縮量成正比B.物體向墻壁運(yùn)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)能減小D.彈簧的彈力做負(fù)功，彈性勢(shì)能增加主題二：探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式1.探究影響彈性勢(shì)能大小的因素(1)結(jié)合圖猜想影響彈性勢(shì)能的因素。(2)通過下列實(shí)例猜想影響彈性勢(shì)能的因素。a.在拉弓射箭時(shí)，拉相同的距離，弓的“硬度”越大，箭射出去的距離越遠(yuǎn)。b.壓縮同樣長度的彈簧到相同的位置，壓縮“硬”彈簧要困難些。c.同樣長度的橡皮筋制作的彈弓，拉開相同的距離，“粗”橡皮筋制作的彈弓打出的彈丸遠(yuǎn)。2.探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式(1)物體具有做功的本事，我們稱物體具有能。彈簧既然有彈性勢(shì)能，確定具有對(duì)外做功的本事，依據(jù)功能關(guān)系，彈簧對(duì)外做功的大小等于它彈性勢(shì)能的轉(zhuǎn)變量。若依據(jù)圖示計(jì)算彈力做的功，能否直接運(yùn)用公式W=Fl計(jì)算？不行的話，應(yīng)怎樣求解？如何利用圖象法求出彈力所做的功及彈性勢(shì)能的表達(dá)式？【探究歸納】探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式1.影響彈簧彈性勢(shì)能的因素(1)彈簧的形變量l(形變量是指拉伸或壓縮的變化量)；(2)彈簧的勁度系數(shù)k。2.變力做功的處理方法(1)微元法；(2)圖象法?！镜淅?】一根彈簧的F-x圖象如圖所示，那么彈簧由伸長量8cm到伸長量4cm的過程中，彈力做功和彈性勢(shì)能的變化量為()A.3.6J,-3.6JB.-3.6J,3.6JC.1.8J,-1.8JD.-1.8J,1.8J三．自主歸納整理本節(jié)學(xué)習(xí)的學(xué)問四．分層達(dá)標(biāo)訓(xùn)練【基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)】1．關(guān)于彈性勢(shì)能，下列說法中不正確的是()A．發(fā)生彈性形變的物體都具有彈性勢(shì)能B．彈簧只有在發(fā)生彈性形變時(shí)才具有彈性勢(shì)能C．彈性勢(shì)能可以與其他形式的能相互轉(zhuǎn)化D．彈性勢(shì)能在國際單位制中的單位是焦耳2.假如取彈簧伸長Δx時(shí)的彈性勢(shì)能為0，則下列說法中正確的是()A.彈簧處于原長時(shí)，彈簧彈性勢(shì)能為正值B.彈簧處于原長時(shí)，彈簧彈性勢(shì)能為0C.當(dāng)彈簧的壓縮量為Δx時(shí)，彈性勢(shì)能的值為0D.只要彈簧被壓縮，彈性勢(shì)能就為負(fù)值3．在一次“蹦極”運(yùn)動(dòng)中，人由高空下落到最低點(diǎn)的整個(gè)過程中，下列說法正確的是()A．重力對(duì)人始終做正功B．人的重力勢(shì)能始終減小C．橡皮繩對(duì)人始終做負(fù)功D．橡皮繩的彈性勢(shì)能始終增加4.(2022·石家莊高一檢測(cè))某同學(xué)利用橡皮條將模型飛機(jī)彈出，在彈出過程中，下述說法中正確的是()A.橡皮條被拉伸，彈力對(duì)飛機(jī)做正功B.飛機(jī)的動(dòng)能增加C.橡皮條的彈性勢(shì)能削減D.飛機(jī)的重力勢(shì)能減小，轉(zhuǎn)化為飛機(jī)的動(dòng)能5．如圖所示，一輕彈簧一端固定于O點(diǎn)，另一端系一小球，將小球從與懸點(diǎn)O在同一水平面且彈簧保持原長的A點(diǎn)無初速度釋放，讓它自由擺下，不計(jì)空氣阻力，在小球由A點(diǎn)擺向最低點(diǎn)B的過程中()A．重力做正功,彈力不做功B．重力做正功,彈力做正功C．若用與彈簧原長相等的細(xì)繩代替彈簧后，重力做正功，彈力不做功D．若用與彈簧原長相等的細(xì)繩代替彈簧后，重力做功不變，彈力不做功6.如圖所示,在光滑水平面上有一物體,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)撤去力F后,物體將向右運(yùn)動(dòng),在物體向右運(yùn)動(dòng)的過程中，下列說法正確的是()A.彈簧對(duì)物體做正功,彈簧的彈性勢(shì)能漸漸削減B.彈簧對(duì)物體做負(fù)功,彈簧的彈性勢(shì)能漸漸增加C.彈簧先對(duì)物體做正功,后對(duì)物體做負(fù)功,彈簧的彈性勢(shì)能先削減再增加D.彈簧先對(duì)物體做負(fù)功,后對(duì)物體做正功,彈簧的彈性勢(shì)能先增加再削減7.如圖所示，光滑水平軌道與光滑圓弧軌道相切，輕彈簧的一端固定在軌道的左端，OP是可繞O點(diǎn)無摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)的輕桿，且擺到某處就能停在該處，另有一小球，現(xiàn)在利用這些器材測(cè)定彈簧被壓縮時(shí)的彈性勢(shì)能。(1)還需要的器材是____________、____________。(2)以上測(cè)量實(shí)際上是把對(duì)彈性勢(shì)能的測(cè)量轉(zhuǎn)化為對(duì)____________的計(jì)算，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為對(duì)____________和____________的直接測(cè)量?！玖α刻嵘?.如圖所示，小明玩蹦蹦桿，在小明將蹦蹦桿中的彈簧向下壓縮的過程中，小明的重力勢(shì)能、彈簧的彈性勢(shì)能的變化是()A.重力勢(shì)能減小，彈性勢(shì)能增大B.重力勢(shì)能增大，彈性勢(shì)能減小C.重力勢(shì)能減小，彈性勢(shì)能減小D.重力勢(shì)能不變，彈性勢(shì)能增大9.(2022·徐州高一檢測(cè))一豎直彈簧下端固定于水平地面上，小球從彈簧的正上方高為h的地方自由下落到彈簧上端，如圖所示，經(jīng)幾次反彈以后小球最終在彈簧上靜止于某一點(diǎn)A處，則()A．h愈大，彈簧在A點(diǎn)的壓縮量愈大B．彈簧在A點(diǎn)的壓縮量與h無關(guān)C．h愈大，最終小球靜止在A點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能愈大D．小球第一次到達(dá)A點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能比最終小球靜止在A點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能大10.在光滑的水平面上，物體A以較大速度va向前運(yùn)動(dòng)，與以較小速度vb向同一方向運(yùn)動(dòng)的、連有輕質(zhì)彈簧的物體B發(fā)生相互作用，如圖所示。在相互作用的過程中，當(dāng)系統(tǒng)的彈性勢(shì)能最大時(shí)()A.va＞vbB.va=vbC.va＜