高中物理 《探究彈性勢能的表達式》課件3 新人教版必修2.ppt

第七章 新知預習 巧設(shè)計 名師課堂 一點通 要點一 要點二 第5節(jié) 創(chuàng)新演練 大沖關(guān) 隨堂檢測歸納小結(jié) 課下作業(yè)綜合提升 1 理解彈性勢能的概念 2 知道探究彈性勢能表達式的方法 了解計算變力做功的思想與方法 3 進一步了解功和能的關(guān)系 讀教材 填要點 1 彈性勢能的概念發(fā)生的物體的各部分之間 由于有彈力的相互作用而具有勢能 2 探究彈性勢能的表達式 1 猜想依據(jù) 彈性勢能與重力勢能同屬勢能 重力勢能與物體被舉起的有關(guān) 故彈性勢能可能與彈簧的有關(guān) 不同物體高度相同時 重力勢能 形變量相同但勁度系數(shù)k不同的彈簧 彈性勢能也 因此彈性勢能表達式中應含有和 彈性形變 高度h 被拉伸的長度l 不同 不同 l k 2 彈性勢能與彈力做功的關(guān)系 重力勢能的變化等于做的功 故彈性勢能的變化等于做的功 當用外力拉彈簧時 彈力做的功等于拉力做的功 重力 彈力 3 拉力做功的計算 微元法 用微分的辦法 把每一小段位移上的力看成恒力 則w f1 l1 f2 l2 f3 l3 圖像法 每段彈力的功就可用圖7 5 1中細窄的矩形表示 整個就表示彈力在整個過程中做的功 4 猜想結(jié)論 彈性勢能與彈簧的和有關(guān) 當形變量l相同時 勁度系數(shù)k越大 彈性勢能 在勁度系數(shù)k相同時 形變量l越大 彈性勢能 圖7 5 1 面積 三角形的面積 勁度系數(shù)k 形變量l 越大 越大 試身手 夯基礎(chǔ) 1 關(guān)于彈簧的彈性勢能 下列說法中正確的是 a 當彈簧變長時 它的彈性勢能一定增大b 當彈簧變短時 它的彈性勢能一定變小c 當拉伸長度相同時 勁度系數(shù)越大的彈簧 彈性勢能越大d 彈簧拉伸時的彈性勢能一定大于壓縮時的彈性勢能 答案 c 2 在一次 蹦極 運動中 人由高空落下 到最低點的過程中 下列說法正確的是 a 重力對人做正功b 人的重力勢能減小了c 橡皮繩對人做正功d 橡皮繩的彈性勢能增加了解析 人從高空落到最低點的過程中 重力做正功 人的重力勢能減小 橡皮繩對人做負功 橡皮繩的彈性勢能增加 故a b d正確 答案 abd 3 在水平面上豎直放置一輕質(zhì)彈簧 有一物體在它的正上方自由落下 當物體壓縮彈簧速度達到最大時 a 重力與彈簧的彈力平衡b 物體的重力勢能最小c 彈簧的彈性勢能最大d 彈簧的彈性勢能最小解析 當物體的速度最大時 重力與彈簧的彈力平衡 之后物體繼續(xù)下移 重力勢能繼續(xù)減小 彈簧的彈性勢能繼續(xù)增大 故b c d均錯誤 a正確 答案 a 1 彈性勢能的產(chǎn)生原因 1 物體發(fā)生了彈性形變 2 各部分間的彈力作用 2 影響彈性勢能的因素 1 彈簧的形變量l 2 彈簧的勁度系數(shù)k 3 彈性勢能與彈力做功的關(guān)系如圖7 5 2所示 o為彈簧的原長處 1 彈力做負功時 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 圖7 5 2 圖7 5 3 名師點睛 1 對于同一個彈簧伸長和壓縮相同的長度時彈性勢能是一樣的 2 形變量l 0時 彈簧為原長 彈性勢能為零 此時彈性勢能最小 1 如圖7 5 4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的作用下物體處于靜止狀態(tài) 當撤去f后 物體將向右運動 在物體向右運動的過程中 下列說法正確的是 a 彈簧的彈性勢能逐漸減小b 彈簧的彈性勢能逐漸增大c 彈簧的彈性勢能先增大后減小d 彈簧的彈性勢能先減小后增大 圖7 5 4 思路點撥 解答本題時應注意以下兩點 1 物體的運動與彈簧形變的關(guān)系 2 彈性勢能大小的決定因素 解析 由物體處于靜止狀態(tài)可知 彈簧處于壓縮狀態(tài) 撤去f物體在向右運動的過程中 彈簧的彈力對物體先做正功后做負功 故彈簧的彈性勢能應先減小后增大 答案 d 1 彈性勢能大小與彈力做功有關(guān) 彈力做正功 彈性勢能減小 彈力做負功 彈性勢能增大 2 彈性勢能大小與彈簧形變量大小有關(guān) 形變越大 彈性勢能越大 2 在水平地面上放一個豎直輕彈簧 彈簧上端與一個質(zhì)量為2 0kg的木塊相連 若在木塊上再作用一個豎直向下的力f 使木塊緩慢向下移動0 10m 力f做功2 5j 此時木塊再次處于平衡狀態(tài) 力f的大小為50n 如圖7 5 5所示 求 1 在木塊下移0 10m的過程中彈性勢能的增加量 2 彈簧的勁度系數(shù) g取10n kg 圖7 5 5 思路點撥 解答本題應注意以下兩個方面 1 彈性勢能的增加量等于彈力做負功的值 所以設(shè)法求出彈簧彈力所做的功是解決問題的關(guān)鍵 2 木塊處于平衡狀態(tài)時可據(jù) f k l計算勁度系數(shù) 答案 1 4 5j 2 500n m 彈性勢能的改變量可通過彈力做功求解 也可從能量轉(zhuǎn)化的角度來求解 1 對應要點一 如圖7 5 6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 彈簧的彈力做負功 彈性勢能增加 圖7 5 6 解析 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 kl 所以a不正確 彈簧開始被壓縮時彈力小 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 彈簧的彈力與彈力作用點的位移方向相反 所以彈力做負功 彈簧的壓縮量增大 彈性勢能增大 故c錯誤 d正確 答案 bd 2 對應要點一 關(guān)于彈力做功與彈性勢能變化的關(guān)系 我們在進行猜想時 可以參考對重力做功與重力勢能變化的關(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能的變化 當彈力做正功時 彈性勢能將增加b 彈力做功將引起彈性勢能的變化 當彈力做正功時 彈性勢能將減少c 彈力做功將引起彈性勢能的變化 當彈力做負功時 彈性勢能將增加d 彈力做功將引起彈性勢能的變化 當彈力做負功時 彈性勢能將減少 解析 彈力做功將引起彈性勢能變化 彈力做正功時 彈性勢能減少 彈力做負功時 彈性勢能增加 故b c正確 a d錯誤 答案 bc 3 對應要點二 關(guān)于彈性勢能和重力勢能 下列說法不正確的是 a 重力勢能屬于物體和地球這個系統(tǒng) 彈性勢能屬于發(fā)生彈性形變的物體b 重力勢能是相對的 彈性勢能是絕對的c 重力勢能和彈性勢能都是相對的d 重力勢能和彈性勢能都是狀態(tài)量解析 重力勢能 彈性勢能都是相對于勢能零點的 b錯 a c d對 故只選b 答案 b 4 對應要點二 圖7 5 7甲是玩家玩 蹦極 游戲的真實照片 玩家將一根長為ab的彈性繩子的一端系在身上 另一端固定在高處 然后從高處跳下 圖乙是玩家到達最低點時的情況 其中ab為彈性繩子的原長 c點是彈力等于重力的位置 d點是玩家所到達的最低點 對于玩家離開跳臺至最低點的過程中 下列說法正確的是 a 重力對人一直做正功b 人的重力勢能一直減小c 玩家通過b點之后 繩子具有彈性勢能d 從a到d 彈性繩子的彈性勢能一直增加 圖7 5 7 解析 整個過程中 重力一直做正功 重力勢能一直減小 人從高空落下到彈性繩子達到原長的過程中 彈性繩子不做功 此后彈性繩子一直做負