2014年春高中物理《探究弹性势能的表达式》课件6新人教版必修2.ppt.pptVIP

5　探究弹性势能的表达式 1．知道探究弹性势能表达式的思路． 2．理解弹性势能的概念，会分析决定弹性势能大小的相关因素． 3．体会探究过程中的猜想、分析和转化的方法． 4．领悟求弹力做功时通过细分过程化变力为恒力的思想方法． 一、弹性势能 1．定义：发生 的物体的各部分之间，由于有 的相互作用，也具有势能，这种势能叫做弹性势能． 2．当弹簧的长度为原长时，它的弹性势能为 ，弹簧被 或被 后，就具有了弹性势能． 二、决定弹性势能大小相关因素的猜想 1．猜想依据：弹性势能和重力势能同属 ，重力势能大小与物体的 和 有关，弹簧弹力与其 和 有关． 2．猜想结论：弹性势能与弹簧的 和 有关，在弹簧的形变量l 相同时，弹簧的劲度系数k 越大，弹簧的弹性势能 ，在弹簧劲度系数k相同时，弹簧形变量越大，弹簧弹性势能 ． 三、弹性势能(变化)大小探究 1．弹力做功特点：随弹簧 的变化而变化，还因 的不同而不同． 2．弹力做功与弹性势能的关系 弹力做功与弹性势能的关系同重力做功与重力势能的关系相似．弹力做正功时，弹性势能 ， 的弹性势能等于弹力做的功；弹力做负功时，弹性势能 ， 的弹性势 能 克服弹力做的功． 3．“化变为恒”求拉力功：W总＝F1Δl1＋F2Δl2＋…＋FnΔln. 4．F-l图象的物理意义 在弹簧弹力与伸长量的关系图象Fl中，图象与l轴所围的图形的 表示弹力做的功． 弹性势能与弹力做功的关系 如图7-5-1所示，O为弹簧的原长处 图7-5-1 (1)弹力做负功时：如物体由O向A运动(压缩)或者由O向A′运动(伸长)时，弹性势能增大，其他形式的能转化为弹性势能． (2)弹力做正功时：如物体由A向O运动，或者由A′向O运动时，弹性势能减小，弹性势能转化为其他形式的能． (3)弹力做功与弹性势能变化的关系为W弹＝－ΔEp. 弹性势能表达式的探究 重力做功可用WG＝Gh来计算，而拉力做功不能用W＝FL来计算，其中F为所用的拉力，L为弹簧的伸长量，因为这里的F随L的变化而变化，是一个变力(F＝kL)，但我们可以利用计算匀变速直线运动位移的方法相类比地解决(无限分割、逐渐逼近的方法)弹力做功问题． 如图7-5-2所示，把轻质弹簧从A拉伸到B，设弹簧的劲度系数为k，伸长量为ΔL，作出拉力F与弹簧伸长量ΔL的关系图象，如图7-5-3所示， 图7-5-3 甲图中，设想把总伸长量ΔL分成很多小段，它们的长度分别为ΔL1、ΔL2、ΔL3……在各个小段上，拉力可以近似认为是不变的，从一个小段长度到下一个小段长度，力跳跃性地增加，它们分别为F1、F2、F3……在每一小段长度上，拉力做的功可用恒力做功的公式计算，即W1＝F1ΔL1、W2＝F2ΔL2、W3＝F3ΔL3……每一小段上做的功在数值上等于折线下方画有斜线部分的面积．当每一小段的长度分割得足够小时，折线趋近于直线OP，拉力在各小段上做的功之和也就代表了拉力在整个过程中所做的功，斜线部分的面积也就趋近于整个三角形的面积， 二、弹性势能与重力势能的比较 【典例1】 关于弹性势能，下列说法中正确的是 (　　)． A．任何发生弹性形变的物体，都具有弹性势能 B．任何具有弹性势能的物体，一定发生了弹性形变 C．物体只要发生形变，就一定具有弹性势能 D．弹簧的弹性势能只跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关 解析　发生弹性形变的物体的各部分之间，由于弹力作用而具有的势能，叫做弹性势能．所以，任何发生弹性形变的物体都具有弹性势能，任何具有弹性势能的物体一定发生了弹性形变．物体的弹性势能除了跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关外，还跟弹簧劲度系数的大小有关．正确选项为A、B. 答案　AB 借题发挥　产生弹性势能的原因是物体发生了弹性形变，物体各部分之间存在弹力作用． 【变式1】 关于弹性势能，下列说法正确的是 (　　)． A．发生弹性形变的物体都具有弹性势能 B．只有弹簧在发生弹性形变时才具有弹性势能 C．弹性势能可以与其他形式的能相互转化 D．弹性势能在国际单位制中的单位是焦耳 解析　发生弹性形变的物体的各部分之间，由于弹力的相互作用，都具有弹性势能，A正确．其他物体在发生弹性形变时也具有弹性势能，故B