高中物理 《探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式》課件3 新人教版必修2.ppt

第七章 新知預(yù)習(xí) 巧設(shè)計(jì) 名師課堂 一點(diǎn)通 要點(diǎn)一 要點(diǎn)二 第5節(jié) 創(chuàng)新演練 大沖關(guān) 隨堂檢測(cè)歸納小結(jié) 課下作業(yè)綜合提升 1 理解彈性勢(shì)能的概念 2 知道探究彈性勢(shì)能表達(dá)式的方法 了解計(jì)算變力做功的思想與方法 3 進(jìn)一步了解功和能的關(guān)系 讀教材 填要點(diǎn) 1 彈性勢(shì)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(shì)能 2 探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式 1 猜想依據(jù) 彈性勢(shì)能與重力勢(shì)能同屬勢(shì)能 重力勢(shì)能與物體被舉起的有關(guān) 故彈性勢(shì)能可能與彈簧的有關(guān) 不同物體高度相同時(shí) 重力勢(shì)能 形變量相同但勁度系數(shù)k不同的彈簧 彈性勢(shì)能也 因此彈性勢(shì)能表達(dá)式中應(yīng)含有和 彈性形變 高度h 被拉伸的長(zhǎng)度l 不同 不同 l k 2 彈性勢(shì)能與彈力做功的關(guān)系 重力勢(shì)能的變化等于做的功 故彈性勢(shì)能的變化等于做的功 當(dāng)用外力拉彈簧時(shí) 彈力做的功等于拉力做的功 重力 彈力 3 拉力做功的計(jì)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(xì)窄的矩形表示 整個(gè)就表示彈力在整個(gè)過(guò)程中做的功 4 猜想結(jié)論 彈性勢(shì)能與彈簧的和有關(guān) 當(dāng)形變量l相同時(shí) 勁度系數(shù)k越大 彈性勢(shì)能 在勁度系數(shù)k相同時(shí) 形變量l越大 彈性勢(shì)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(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 當(dāng)拉伸長(zhǎng)度相同時(shí) 勁度系數(shù)越大的彈簧 彈性勢(shì)能越大d 彈簧拉伸時(shí)的彈性勢(shì)能一定大于壓縮時(shí)的彈性勢(shì)能 答案 c 2 在一次 蹦極 運(yùn)動(dòng)中 人由高空落下 到最低點(diǎn)的過(guò)程中 下列說(shuō)法正確的是 a 重力對(duì)人做正功b 人的重力勢(shì)能減小了c 橡皮繩對(duì)人做正功d 橡皮繩的彈性勢(shì)能增加了解析 人從高空落到最低點(diǎn)的過(guò)程中 重力做正功 人的重力勢(shì)能減小 橡皮繩對(duì)人做負(fù)功 橡皮繩的彈性勢(shì)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(dāng)物體壓縮彈簧速度達(dá)到最大時(shí) a 重力與彈簧的彈力平衡b 物體的重力勢(shì)能最小c 彈簧的彈性勢(shì)能最大d 彈簧的彈性勢(shì)能最小解析 當(dāng)物體的速度最大時(shí) 重力與彈簧的彈力平衡 之后物體繼續(xù)下移 重力勢(shì)能繼續(xù)減小 彈簧的彈性勢(shì)能繼續(xù)增大 故b c d均錯(cuò)誤 a正確 答案 a 1 彈性勢(shì)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(shì)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(shì)能與彈力做功的關(guān)系如圖7 5 2所示 o為彈簧的原長(zhǎng)處 1 彈力做負(fù)功時(shí) 如物體由o向a運(yùn)動(dòng) 壓縮 或者由o向a 運(yùn)動(dòng) 伸長(zhǎng) 時(shí) 彈性勢(shì)能增大 其他形式的能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能 2 彈力做正功時(shí) 如物體由a向o運(yùn)動(dòng) 或者由a 向o運(yùn)動(dòng)時(shí) 彈性勢(shì)能減小 彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 3 彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系為w彈 ep 圖7 5 2 圖7 5 3 名師點(diǎn)睛 1 對(duì)于同一個(gè)彈簧伸長(zhǎng)和壓縮相同的長(zhǎng)度時(shí)彈性勢(shì)能是一樣的 2 形變量l 0時(shí) 彈簧為原長(zhǎng) 彈性勢(shì)能為零 此時(shí)彈性勢(shì)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?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 圖7 5 4 思路點(diǎn)撥 解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn) 1 物體的運(yùn)動(dòng)與彈簧形變的關(guān)系 2 彈性勢(shì)能大小的決定因素 解析 由物體處于靜止?fàn)顟B(tài)可知 彈簧處于壓縮狀態(tài) 撤去f物體在向右運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中 彈簧的彈力對(duì)物體先做正功后做負(fù)功 故彈簧的彈性勢(shì)能應(yīng)先減小后增大 答案 d 1 彈性勢(shì)能大小與彈力做功有關(guān) 彈力做正功 彈性勢(shì)能減小 彈力做負(fù)功 彈性勢(shì)能增大 2 彈性勢(shì)能大小與彈簧形變量大小有關(guān) 形變?cè)酱?彈性勢(shì)能越大 2 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 若在木塊上再作用一個(gè)豎直向下的力f 使木塊緩慢向下移動(dòng)0 10m 力f做功2 5j 此時(shí)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(guò)程中彈性勢(shì)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(diǎn)撥 解答本題應(yīng)注意以下兩個(gè)方面 1 彈性勢(shì)能的增加量等于彈力做負(fù)功的值 所以設(shè)法求出彈簧彈力所做的功是解決問(wèn)題的關(guān)鍵 2 木塊處于平衡狀態(tài)時(shí)可據(jù) f k l計(jì)算勁度系數(shù) 答案 1 4 5j 2 500n m 彈性勢(shì)能的改變量可通過(guò)彈力做功求解 也可從能量轉(zhuǎn)化的角度來(lái)求解 1 對(duì)應(yīng)要點(diǎn)一 如圖7 5 6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 物體向墻壁運(yùn)動(dòng)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(shì)能減小d 彈簧的彈力做負(fù)功 彈性勢(shì)能增加 圖7 5 6 解析 由功的計(jì)算公式w flcos 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f kl 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 彈簧的壓縮量增大 彈性勢(shì)能增大 故c錯(cuò)誤 d正確 答案 bd 2 對(duì)應(yīng)要點(diǎn)一 關(guān)于彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(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(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 解析 彈力做功將引起彈性勢(shì)能變化 彈力做正功時(shí) 彈性勢(shì)能減少 彈力做負(fù)功時(shí) 彈性勢(shì)能增加 故b c正確 a d錯(cuò)誤 答案 bc 3 對(duì)應(yīng)要點(diǎn)二 關(guān)于彈性勢(shì)能和重力勢(shì)能 下列說(shuō)法不正確的是 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)量解析 重力勢(shì)能 彈性勢(shì)能都是相對(duì)于勢(shì)能零點(diǎn)的 b錯(cuò) a c d對(duì) 故只選b 答案 b 4 對(duì)應(yīng)要點(diǎn)二 圖7 5 7甲是玩家玩 蹦極 游戲的真實(shí)照片 玩家將一根長(zhǎng)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(dá)最低點(diǎn)時(shí)的情況 其中ab為彈性繩子的原長(zhǎng) c點(diǎn)是彈力等于重力的位置 d點(diǎn)是玩家所到達(dá)的最低點(diǎn) 對(duì)于玩家離開(kāi)跳臺(tái)至最低點(diǎn)的過(guò)程中 下列說(shuō)法正確的是 a 重力對(duì)人一直做正功b 人的重力勢(shì)能一直減小c 玩家通過(guò)b點(diǎn)之后 繩子具有彈性勢(shì)能d 從a到d 彈性繩子的彈性勢(shì)能一直增加 圖7 5 7 解析 整個(gè)過(guò)程中 重力一直做正功 重力勢(shì)能一直減小 人從高空落下到彈性繩子達(dá)到原長(zhǎng)的過(guò)程中 彈性繩子不做功 此后彈性繩子一直做負(fù)