山西省應(yīng)縣一中人教版高一物理必修二學(xué)案：第五節(jié) 探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式

1、.班級(jí) 姓名 日期 第七章 機(jī)械能守恒定律第五節(jié) 探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式編制 審核 編號(hào) 056 學(xué)習(xí)目的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)分析決定彈性勢(shì)能大小的相關(guān)因素重點(diǎn)3.理解探究過(guò)程中猜測(cè)、分析和轉(zhuǎn)化的方法重點(diǎn)4.掌握求彈力做功時(shí)化變力為恒力的思想方法重點(diǎn)、難點(diǎn)根底知識(shí) 彈性勢(shì)能1彈性勢(shì)能的概念發(fā)生彈性形變的物體的各部分之間，由于彈力的互相作用而具有的勢(shì)能2決定彈性勢(shì)能大小相關(guān)因素的猜測(cè)1猜測(cè)根據(jù)彈性勢(shì)能和重力勢(shì)能同屬勢(shì)能，重力勢(shì)能大小與物體的質(zhì)量和高度有關(guān)，彈簧彈力與其形變量和勁度系數(shù)有關(guān)2猜測(cè)結(jié)論彈性勢(shì)能與彈簧的形變量l和勁度系數(shù)k有關(guān)，在彈簧的形變量l一樣時(shí)

2、，彈簧的勁度系數(shù)k越大，彈簧的彈性勢(shì)能越大在彈簧勁度系數(shù)k一樣時(shí)，彈簧形變量越大，彈簧彈性勢(shì)能越大1只要彈簧的形變量一樣，彈性勢(shì)能就一樣×2彈性勢(shì)能是由于彈力做功引起的3彈性勢(shì)能與重力勢(shì)能沒(méi)有相似之處×彈性勢(shì)能大小變化的探究1彈力功特點(diǎn)隨彈簧形變量的變化而變化，還因勁度系數(shù)的不同而不同2彈力功與拉力功的關(guān)系：拉力功等于抑制彈力做的功3“化變?yōu)楹闱罄總F1l1F2l2F3l3Fnln.4“F­l圖象面積意義：表示力F做功的值1不同彈簧發(fā)生一樣的形變量時(shí)彈力做功一樣×2同一彈簧發(fā)生不同的形變量時(shí)彈力做功不同3彈簧彈力做正功時(shí)，彈簧彈性勢(shì)能增加×

3、;才能提升 學(xué)生分組探究一對(duì)彈性勢(shì)能的理解第1步探究分層設(shè)問(wèn)，破解疑難1對(duì)同一個(gè)彈簧，它的長(zhǎng)度越長(zhǎng)是否就說(shuō)明它的彈性勢(shì)能就越大？沒(méi)超出彈性限度【提示】不一定，彈簧被壓縮時(shí)，長(zhǎng)度越短，彈性勢(shì)能越大；伸長(zhǎng)時(shí)，長(zhǎng)度越長(zhǎng)，彈性勢(shì)能越大2彈弓是一種兒童玩具，由兩根橡皮條和木叉制成為使石子以較大的速度飛出，就應(yīng)該把橡皮條拉長(zhǎng)些，從能量角度分析這是為什么呢？【提示】橡皮條拉得越長(zhǎng)，儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能越大，射出石子時(shí)石子的動(dòng)能就越大，射得就越遠(yuǎn)第2步結(jié)論自我總結(jié)，素能培養(yǎng)1彈性勢(shì)能的產(chǎn)生原因2彈性勢(shì)能的影響因素3彈性勢(shì)能表達(dá)式1彈力隨形變量x的變化圖線及圍成面積的意義類比v­t圖象的面積表示“位移，F(xiàn)&

4、#173;x圖象的面積表示“功彈力Fkx，對(duì)同一彈簧k一定，F(xiàn)與x成正比，作圖如圖7­5­4所示當(dāng)發(fā)生位移為x時(shí)，彈力做功W彈kx·xkx2. 2彈性勢(shì)能的大小EpW彈kx2第3步例證典例印證，思維深化彈簧原長(zhǎng)l015 cm，受拉力作用后彈簧逐漸拉長(zhǎng)，當(dāng)彈簧伸長(zhǎng)到l120 cm時(shí)，作用在彈簧上的力為400 N，問(wèn)：1彈簧的勁度系數(shù)k為多少？2在此過(guò)程中彈力做了多少功？3彈簧的彈性勢(shì)能變化了多少？【解析】1k N/m8 000 N/m.由于Fkx，作出F­x圖象如下圖，求出圖中陰影面積，即為彈力做功的絕對(duì)值，由于在伸長(zhǎng)過(guò)程中彈力F方向與位移x方向相反，故彈

5、力F在此過(guò)程中做負(fù)功由圖可得：Wl1l0×0.05 J10 J.3EpW10 J，即彈性勢(shì)能增大10 J.【答案】18 000 N/m210 J3增大了10 J第4步巧練精選習(xí)題，落實(shí)強(qiáng)化1關(guān)于彈簧的彈性勢(shì)能，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)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)能一定減小C在拉伸長(zhǎng)度一樣時(shí)，k越大的彈簧，它的彈性勢(shì)能越大D彈簧在拉伸時(shí)的彈性勢(shì)能一定大于壓縮時(shí)的彈性勢(shì)能【答案】C2多項(xiàng)選擇在探究彈簧的彈性勢(shì)能的表達(dá)式時(shí)，下面猜測(cè)有一定道理的是A重力勢(shì)能與物體被舉起的高度h有關(guān)，所以彈性勢(shì)能很可能與彈簧的長(zhǎng)度有關(guān)B重力勢(shì)能與物體被舉起的高度h有關(guān)，所以彈性

6、勢(shì)能很可能與彈簧被拉伸或壓縮的長(zhǎng)度有關(guān)C重力勢(shì)能與物體所受的重力mg大小有關(guān)，所以彈性勢(shì)能很可能與彈簧的勁度系數(shù)有關(guān)D重力勢(shì)能與物體的質(zhì)量有關(guān)，所以彈性勢(shì)能很可能與彈簧的質(zhì)量大小有關(guān)【答案】BC學(xué)生分組探究二彈性勢(shì)能與重力勢(shì)能的比較第1步探究分層設(shè)問(wèn)，破解疑難1如何理解彈性勢(shì)能和重力勢(shì)能的相對(duì)性？【提示】?jī)煞N勢(shì)能的大小都與零勢(shì)能位置的選取有關(guān)2彈性勢(shì)能和重力勢(shì)能分別與哪個(gè)力做的功對(duì)應(yīng)？【提示】彈性勢(shì)能與彈力做的功對(duì)應(yīng)，重力勢(shì)能與重力做的功對(duì)應(yīng)第2步結(jié)論自我總結(jié)，素能培養(yǎng)物理量比較彈性勢(shì)能重力勢(shì)能定義發(fā)生彈性形變的物體各部分之間由于彈力的互相作用而具有的勢(shì)能物體由于被舉高而具有的勢(shì)能表達(dá)式Epk

7、x2Epmgh第3步例證典例印證，思維深化多項(xiàng)選擇如圖7­5­5所示，輕質(zhì)彈簧豎直放置在程度地面上，它的正上方有一金屬塊從高處自由下落，從金屬塊剛與彈簧接觸到第一次速度為零的過(guò)程中A重力一直做正功，重力勢(shì)能增加 B金屬塊速度最大時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能最小C彈力一直做負(fù)功 D金屬塊的速度為零時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能最大【答案】CD第4步巧練精選習(xí)題，落實(shí)強(qiáng)化3如圖7­5­6所示，質(zhì)量為m的物體靜止在地面上，物體上面連著一個(gè)輕彈簧，用手拉住彈簧上端上移H，將物體緩緩進(jìn)步h.拉力F做功WF，不計(jì)彈簧的質(zhì)量，那么以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A重力做功mgh，重力勢(shì)能減少mghB彈

8、力做功WF，彈性勢(shì)能增加WFC重力勢(shì)能增加mgh，彈性勢(shì)能增加FHD重力勢(shì)能增加mgh，彈性勢(shì)能增加WFmgh【答案】D4如圖7­5­7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(guò)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)能減少，彈性勢(shì)能增大 B重力勢(shì)能增大，彈性勢(shì)能減少C重力勢(shì)能減少，彈性勢(shì)能減少 D重力勢(shì)能不變，彈性勢(shì)能增大【答案】A專題訓(xùn)練 彈簧彈力做功的求法彈簧彈力做功時(shí)，彈力是變力，但彈力大小是形變量位移的線性函數(shù)，所以可以用平均值法求彈力做的功；又因?yàn)閺椓εc位移的方向始終在同一直線上，所以還可以用圖象法求彈力做的功。計(jì)算彈簧彈力做功的兩種方法

9、1平均值法：當(dāng)彈簧被拉長(zhǎng)l時(shí)，彈簧的彈力大小為Fkl，即彈簧的彈力大小與它的伸長(zhǎng)量l成線性關(guān)系，該過(guò)程中彈簧的彈力大小的平均值，故由Wl知彈力做功Wlkl2.2圖象法：當(dāng)彈簧被拉長(zhǎng)l時(shí)，假設(shè)題中已給出或者可以作出彈簧的彈力F與它的伸長(zhǎng)量l之間的關(guān)系圖象即F­l圖象，那么F­l圖象與橫坐標(biāo)軸所圍的面積在數(shù)值上就等于彈簧彈力做功的多少如圖7­5­9所示，當(dāng)彈簧的伸長(zhǎng)量是l時(shí)，彈簧彈力做功Wkl2.一根彈簧的彈力位移圖象如圖7­5­8所示，那么彈簧由伸長(zhǎng)8 cm到伸長(zhǎng)4 cm 的過(guò)程中，彈力做功和彈性勢(shì)能的變化量為A3.6 J，3.6 J B3.6 J,3.6 JC1.8 J，1.8 J D1.8 J,1.8 J【答案】C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