高一物理人教必修二同步課件75探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式2.ppt

第七章：機(jī)械能守恒定律,人教版物理必修,7.5探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式,探究：什么是彈性勢(shì)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，也具有勢(shì)能，這種勢(shì)能叫做彈性勢(shì)能。,探究：彈性勢(shì)能的大小與哪些因素有關(guān)？（以彈簧為例）,猜想：,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：,實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法,實(shí)驗(yàn)結(jié)論：影響彈簧彈性勢(shì)能的因素有：彈簧的形變量彈簧的勁度系數(shù),探究：彈性勢(shì)能表達(dá)式怎樣？,猜一猜：彈性勢(shì)能的表達(dá)式可能會(huì)是怎樣的？,想一想：應(yīng)該怎樣著手進(jìn)行研究得出彈性勢(shì)能的表達(dá)式？,聯(lián)想：研究重力勢(shì)能先研究了什么？,類比聯(lián)想：,設(shè)置情景：,注意：緩慢拉動(dòng)彈簧時(shí)，彈力與拉力等大反向，可先求拉力做功！,拉力做功能否直接用W=Flcos？,舉重時(shí)杠鈴的重力與它的位置高低無(wú)關(guān),彈簧的彈力與它伸長(zhǎng)的多少有關(guān),可見：這是一個(gè)變力做功問(wèn)題，如何求解這個(gè)拉力做功？,微元法,把彈簧從A到B的過(guò)程分成很多小段,微分思想,l1,l2,l3,在各個(gè)小段上，拉力可近似認(rèn)為是不變的,F1、F2、F3,在各小段上，拉力做的功分別是,WF1l1F2l2F3l3,拉力在全過(guò)程中所做的功是,F1l1,F2l2,F3l3,積分思想,如何求勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移的？,圖像法,圖像法,探究：彈性勢(shì)能與拉力做功有什么關(guān)系？,類比重力所做的功與重力勢(shì)能的關(guān)系：,分析：彈力做正功，則彈性勢(shì)能減少；彈力作負(fù)功，則彈性勢(shì)能增加。彈力做功的多少跟彈性勢(shì)能變化的多少具有等量關(guān)系。,。,類比重力勢(shì)能與重力做功的關(guān)系,2、表達(dá)式,1、我們求得拉力做功：,則彈力做功：,說(shuō)明這一過(guò)程彈性勢(shì)能增加了：,問(wèn)題：彈簧處于原長(zhǎng)時(shí)彈性勢(shì)能為多少？,零,可見彈簧的彈性勢(shì)能表達(dá)式為：,：彈簧的形變量。,：彈簧的勁度系數(shù)。,后續(xù)探究：,、我們剛才以彈簧伸長(zhǎng)為例研究了彈性勢(shì)能，那么彈簧壓縮會(huì)怎樣？、彈性勢(shì)能有沒(méi)有正負(fù)之分？、能否規(guī)定彈簧某一任意長(zhǎng)度為零勢(shì)能？、其他能發(fā)生彈性形變的物體如橡皮繩的彈性勢(shì)能表達(dá)式怎樣？,例1關(guān)于彈性勢(shì)能，下列說(shuō)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(shì)能B.任何具有彈性勢(shì)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(shì)能D.彈簧的彈性勢(shì)能只跟彈簧被拉伸或壓縮的長(zhǎng)度有關(guān),提示:由彈性勢(shì)能的定義和相關(guān)因素進(jìn)行判斷。,(AB),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(shì)能，叫做彈性勢(shì)能。所以，任何發(fā)生彈性形變的物體都具有彈性勢(shì)能，任何具有彈性勢(shì)能的物體一定發(fā)生了彈性形變。物體發(fā)生了形變，若是非彈性形變，無(wú)彈力作用，則物體就不具有彈性勢(shì)能。彈簧的彈性勢(shì)能除了跟彈簧被拉伸或壓縮的長(zhǎng)度有關(guān)外，還跟彈簧勁度系數(shù)的大小有關(guān)。正確選項(xiàng)為A、B。,點(diǎn)悟:發(fā)生形變的物體不一定具有彈性勢(shì)能，只有發(fā)生彈性形變的物體才具有彈性勢(shì)能。對(duì)此，必須有清醒的認(rèn)識(shí)。,例2:彈簧原長(zhǎng)為l0，勁度系數(shù)為k。用力把它拉到伸長(zhǎng)量為l，拉力所做的功為W1；繼續(xù)拉彈簧，使彈簧在彈性限度內(nèi)再伸長(zhǎng)l，拉力在繼續(xù)拉伸的過(guò)程中所做的功為W2。試求W1與W2的比值。,提示利用Fl圖象分析。,解析:拉力F與彈簧的伸長(zhǎng)量l成正比，故在Fl圖象中是一條傾斜直線，如圖533所示，直線下的相關(guān)面積表示功的大小。其中，線段OA下的三角形面積表示第一個(gè)過(guò)程中拉力所做的功W1，線段AB下的梯形面積表示第二個(gè)過(guò)程中拉力所做的功W2。顯然，兩塊面積之比為13，即W1W2=13。,點(diǎn)悟上述解法采用了教材探究彈性勢(shì)能表達(dá)式的研究方法，即應(yīng)用Fl圖象直觀地進(jìn)行分析。若記得彈性勢(shì)能的表達(dá)式，也可由彈性勢(shì)能的表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算。由于拉力做功增加了彈簧的彈性勢(shì)能，故有,所以，W1與W2的比值,W1W2=,=13。,-,例3:如圖534所示，勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與物塊拴接，物塊放在光滑水平面上?，F(xiàn)用外力緩慢拉動(dòng)物塊，若外力所做的功為W，則物塊移動(dòng)了多大