高中物理 7.5《探究彈性勢能的表達(dá)式》同步課件.ppt

5探究彈性勢能的表達(dá)式 1 知道探究彈性勢能表達(dá)式的思路 2 理解彈性勢能的概念 會分析決定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(xì)分過程化變力為恒力的思想方法 一 彈性勢能1 定義 發(fā)生的物體的各部分之間 由于有的相互作用 也具有勢能 這種勢能叫做彈性勢能 2 當(dāng)彈簧的長度為原長時 它的彈性勢能為 彈簧被或被后 就具有了彈性勢能 彈性形變 彈力 零 拉長 壓縮 二 決定彈性勢能大小相關(guān)因素的猜想1 猜想依據(jù) 彈性勢能和重力勢能同屬 重力勢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 彈性勢能與彈簧的和有關(guān) 在彈簧的形變量l相同時 彈簧的勁度系數(shù)k越大 彈簧的彈性勢能 在彈簧勁度系數(shù)k相同時 彈簧形變量越大 彈簧彈性勢能 勢能 重力 高度 勁度系數(shù) 形變量 勁度系數(shù) 形變量 越大 越大 三 彈性勢能 變化 大小探究1 彈力做功特點 隨彈簧的變化而變化 還因的不同而不同 2 彈力做功與彈性勢能的關(guān)系彈力做功與彈性勢能的關(guān)系同重力做功與重力勢能的關(guān)系相似 彈力做正功時 彈性勢能 的彈性勢能等于彈力做的功 彈力做負(fù)功時 彈性勢能 的彈性勢能克服彈力做的功 形變量 勁度系數(shù) 減少 減少 增加 增加 等于 3 化變?yōu)楹?求拉力功 w總 f1 l1 f2 l2 fn ln 4 f l圖象的物理意義在彈簧彈力與伸長量的關(guān)系圖象fl中 圖象與l軸所圍的圖形的表示彈力做的功 面積 彈性勢能與彈力做功的關(guān)系如圖7 5 1所示 o為彈簧的原長處圖7 5 1 1 彈力做負(fù)功時 如物體由o向a運動 壓縮 或者由o向a 運動 伸長 時 彈性勢能增大 其他形式的能轉(zhuǎn)化為彈性勢能 2 彈力做正功時 如物體由a向o運動 或者由a 向o運動時 彈性勢能減小 彈性勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 3 彈力做功與彈性勢能變化的關(guān)系為w彈 ep 彈性勢能表達(dá)式的探究重力做功可用wg gh來計算 而拉力做功不能用w fl來計算 其中f為所用的拉力 l為彈簧的伸長量 因為這里的f隨l的變化而變化 是一個變力 f kl 但我們可以利用計算勻變速直線運動位移的方法相類比地解決 無限分割 逐漸逼近的方法 彈力做功問題 圖7 5 2 如圖7 5 2所示 把輕質(zhì)彈簧從a拉伸到b 設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k 伸長量為 l 作出拉力f與彈簧伸長量 l的關(guān)系圖象 如圖7 5 3所示 圖7 5 3 甲圖中 設(shè)想把總伸長量 l分成很多小段 它們的長度分別為 l1 l2 l3 在各個小段上 拉力可以近似認(rèn)為是不變的 從一個小段長度到下一個小段長度 力跳躍性地增加 它們分別為f1 f2 f3 在每一小段長度上 拉力做的功可用恒力做功的公式計算 即w1 f1 l1 w2 f2 l2 w3 f3 l3 每一小段上做的功在數(shù)值上等于折線下方畫有斜線部分的面積 當(dāng)每一小段的長度分割得足夠小時 折線趨近于直線op 拉力在各小段上做的功之和也就代表了拉力在整個過程中所做的功 斜線部分的面積也就趨近于整個三角形的面積 二 彈性勢能與重力勢能的比較 比較內(nèi)容 物理量 典例1 關(guān)于彈性勢能 下列說法中正確的是 a 任何發(fā)生彈性形變的物體 都具有彈性勢能b 任何具有彈性勢能的物體 一定發(fā)生了彈性形變c 物體只要發(fā)生形變 就一定具有彈性勢能d 彈簧的彈性勢能只跟彈簧被拉伸或壓縮的長度有關(guān) 彈性勢能的理解 解析發(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能 叫做彈性勢能 所以 任何發(fā)生彈性形變的物體都具有彈性勢能 任何具有彈性勢能的物體一定發(fā)生了彈性形變 物體的彈性勢能除了跟彈簧被拉伸或壓縮的長度有關(guān)外 還跟彈簧勁度系數(shù)的大小有關(guān) 正確選項為a b 答案ab借題發(fā)揮產(chǎn)生彈性勢能的原因是物體發(fā)生了彈性形變 物體各部分之間存在彈力作用 變式1 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 彈性勢能可以與其他形式的能相互轉(zhuǎn)化d 彈性勢能在國際單位制中的單位是焦耳解析發(fā)生彈性形變的物體的各部分之間 由于彈力的相互作用 都具有彈性勢能 a正確 其他物體在發(fā)生彈性形變時也具有彈性勢能 故b錯 彈性勢能跟重力勢能一樣 可以與其他形式的能相互轉(zhuǎn)化 故c正確 所有能的單位跟功的單位相同 在國際單位制中的單位都是焦耳 故d正確 答案acd 典例2 如圖7 5 4所示 一個物體以速度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 在此過程中以下說法正確的是 a 物體對彈簧做的功與彈簧的壓縮量成正比b 物體向墻壁運動相同的位移 彈力做的功不相等c 彈力做正功 彈簧的彈性勢能減小d 彈簧的彈力做負(fù)功 彈性勢能增加 彈力做功與彈性勢能變化的關(guān)系 圖7 5 4 解析本題考查了彈力功與彈性勢能的變化關(guān)系 由功的計算公式w flcos 知 恒力做功時 做功的多少與物體的位移成正比 而彈簧對物體的彈力是一個變力f kx 所以a不正確 彈簧開始被壓縮時彈力較小 物體移動一定距離時彈力做的功也少 彈簧的壓縮量變大時 物體移動相同的距離做的功多 故b正確 物體壓縮彈簧的過程中 彈簧的彈力與彈力作用點的位移方向相反 所以彈力做負(fù)功 彈簧的壓縮量增大 彈性勢能增大 故c錯誤 d正確 答案bd借題發(fā)揮彈力做正功 彈性勢能減少 彈力做負(fù)功彈性勢能增加 彈性勢能的增加量總等于彈力做功的負(fù)值 即 ep w彈 變式2 如圖7 5 5所示 一輕彈簧一端固定于o點 另一端系一重物 將重物從與懸點o在同一水平面且彈簧保持原長的a點無初速地釋放 讓它自由擺下 不計空氣阻力 在重物由a點擺向最低點b的過程中 a 重力做正功 彈力不做功b 重力做正功 彈力做負(fù)功 彈性勢能增加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