【物理】7.5 探究弹性势能的表达式 课件2(人教版必修2).ppt

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1、第七章 机械能守恒定律第五节 探究弹性势能的表达式人教版必修人教版必修2弓被弓被拉开时，发生了弹性形变，拉开时，发生了弹性形变，因而具有势能。因而具有势能。手表中的发条上满后，具有很大的势能，手表中的发条上满后，具有很大的势能，发条对外做功带动手表中机械运转。发条对外做功带动手表中机械运转。弹性势能弹性势能弹性势能1、概念概念 发生弹性形变的物体的发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有弹力的各部分之间，由于有弹力的相互作用，也具有势能，这相互作用，也具有势能，这种势能叫做弹性势能。种势能叫做弹性势能。讨论：讨论：弹性势能可能跟弹性势能可能跟哪些因素有关？哪些因素有关？1 1、弹簧的长度弹簧的长

2、度2 2、劲度系数劲度系数1、弹性势能的表达式可能与哪几个物理、弹性势能的表达式可能与哪几个物理量有关？（类比、猜想）量有关？（类比、猜想）2、弹簧的弹性势能与拉力所做的功有什么、弹簧的弹性势能与拉力所做的功有什么关系？（类比、进一步建构功能关系思想）关系？（类比、进一步建构功能关系思想）二、探究弹性势能的表达式二、探究弹性势能的表达式W外外E弹弹弹性势能弹性势能 发生弹性形变的物体，在恢复原状时能够发生弹性形变的物体，在恢复原状时能够对外界做功，因而具有能量，这种能量叫做对外界做功，因而具有能量，这种能量叫做弹性势能弹性势能。弹簧的弹性势能跟弹簧的弹性势能跟弹簧被拉伸或压缩的弹簧被拉伸或压缩

3、的长度有关长度有关，被拉伸或压缩的长度越长，恢复，被拉伸或压缩的长度越长，恢复原状时对外做的功就越多，弹簧的弹性势能原状时对外做的功就越多，弹簧的弹性势能就越大就越大.弹簧的弹性势能还跟弹簧的弹性势能还跟弹簧的劲度系数弹簧的劲度系数有关有关，被拉伸或压缩的长度相同时，劲度系，被拉伸或压缩的长度相同时，劲度系数大的弹簧的弹性势能大。数大的弹簧的弹性势能大。2 2、弹簧的弹性势能的影响因素：、弹簧的弹性势能的影响因素：(1)(1)弹簧被压缩或拉伸的形变越大，其弹性势弹簧被压缩或拉伸的形变越大，其弹性势能越大。能越大。(2)(2)不同弹簧的劲度系数不同，相同形变的弹不同弹簧的劲度系数不同，相同形变的

4、弹性势能也不同。性势能也不同。弹簧的弹性势能1 1、弹簧的长度为原长时，它的弹性势能为、弹簧的长度为原长时，它的弹性势能为0 0。3 3、弹力做功与弹性势能变化的关系、弹力做功与弹性势能变化的关系 弹力做正功，弹性势能减少；弹力做正功，弹性势能减少；弹力做负功，弹性势能增加。弹力做负功，弹性势能增加。蹦极是一项适宜于青年人的富有刺蹦极是一项适宜于青年人的富有刺激的新兴运动。蹦极者先从制高点作自激的新兴运动。蹦极者先从制高点作自由落体运动，由落体运动，转化为转化为 ；当达到蹦极索的自由长度后，当达到蹦极索的自由长度后，会会向向 和和 转化；当达到转化；当达到蹦极索的最大伸展长度时，弹性势能达蹦极

5、索的最大伸展长度时，弹性势能达到到 值。然后继续上下弹数次，完值。然后继续上下弹数次，完成全过程。成全过程。弹性势能弹性势能重力势能重力势能动能动能重力势能重力势能动能动能弹性势能弹性势能最大最大1、我们的探究的过程是怎样的？我们的探究的过程是怎样的？（1）提出问题：弹簧的弹性势能的表达式是怎样的？提出问题：弹簧的弹性势能的表达式是怎样的？（2）猜想）猜想:弹性势能可能与哪些因素有关？弹性势能可能与哪些因素有关？（3）弹性势能与做功有什么关系？）弹性势能与做功有什么关系？（4）怎样计算拉力的功？）怎样计算拉力的功？（5）得出探究结果）得出探究结果2、探究方法、探究方法猜想与假设猜想与假设.类比

6、类比.迁移迁移.微元微元.图象图象.数学数学推理等推理等,这些都是科学探究的一般研究方这些都是科学探究的一般研究方法法 在在本本节节课课的的探探究究活活动动中中，采采用用类类比比研研究究方方法法的的地地方方主主要有：要有：研研究究弹弹性性势势能能的的出出发发点点，将将重重力力势势能能与与弹弹性性势势能能类类比比。讨讨论论重重力力势势能能从从分分析析重重力力做做功功入入手手，讨讨论论弹弹性性势势能能则则从从分分析弹力做功入手。析弹力做功入手。弹弹性性势势能能表表达达式式中中相相关关物物理理量量的的猜猜测测，将将重重力力势势能能与与弹弹性性势势能能、重重力力与与弹弹力力类类比比。重重力力势势能能与

7、与物物体体被被举举起起的的高高度度有有关关，所所以以弹弹性性势势能能很很可可能能与与弹弹簧簧被被拉拉伸伸的的长长度度有有关关。弹弹力力与与重重力力的的变变化化规规律律不不一一样样，弹弹性性势势能能与与重重力力势势能能的的表表达式很可能也不一样。达式很可能也不一样。类比类比，就是将同类型的事物或问题进行对比，从中，就是将同类型的事物或问题进行对比，从中找出规律性的东西。类比的方法，是物理学中一种重找出规律性的东西。类比的方法，是物理学中一种重要的研究方法。要的研究方法。计计算算拉拉力力所所做做的的功功，与与计计算算匀匀变变速速直直线线运运动动的的位位移移类比。类比。计计算算匀匀变变速速直直线线运

8、运动动的的位位移移时时，将将位位移移分分成成很很多多小小段段，每每一一小小段段的的速速度度可可近近似似认认为为相相等等，物物体体在在整整个个过过程程中中的的位位移移等等于于各各小小段段位位移移之之和和。计计算算拉拉力力所所做做的的功功，可可将将弹弹簧簧的的形形变变过过程程分分成成很很多多小小段段，每每一一小小段段的的拉拉力力可可近近似似认认为是不变的，拉力在整个过程中的功等于各小段功之和。为是不变的，拉力在整个过程中的功等于各小段功之和。计算各小段功的求和式，将由计算各小段功的求和式，将由vt图象求位移与由图象求位移与由Fl图象求功类比。图象求功类比。vt图图象象下下的的相相关关面面积积表表示

9、示位位移移，Fl图图象象下下的的相相关关面面积则表示功。积则表示功。课堂练习课堂练习 1、关关于于重重力力做做功功和和物物体体的的重重力力势势能能，下下列列说说法法正确的是：正确的是：()()A A、当当重重力力对对物物体体做做正正功功时时，物物体体的的重重力力势势能能一一定减少；定减少；B B、物物体体克克服服重重力力做做功功时时，物物体体的的重重力力势势能能一一定定增加；增加；C C、地地球球上上任任何何一一个个物物体体的的重重力力势势能能都都有有一一个个确确定值；定值；D D、重力做功的多少与参考平面的选取无关。重力做功的多少与参考平面的选取无关。ABD 2 2、物物体体在在运运动动过过

10、程程中中，克克服服重重力力做做功功为为5050J J，则：则：()()A A、重力做功为重力做功为5050J J；B B、物体的重力势能一定增加了物体的重力势能一定增加了5050J J；C C、物体的重力势能一定减少物体的重力势能一定减少5050J J；D D、重力做了重力做了5050J J的负功。的负功。BD3 3、一人托、一人托20N20N的物体先竖直向下移动的物体先竖直向下移动0.5m0.5m，接，接着水平移动着水平移动1m1m。这过程中，重力做功为。这过程中，重力做功为 J J，物体的重力势能减少量为物体的重力势能减少量为 J J。10104 4、在排球比赛中，某运动员用、在排球比赛中

11、，某运动员用400N400N的力把质量的力把质量为为270g270g的排球从的排球从2.8m2.8m的高度扣向对方的场地的高度扣向对方的场地中，在球被扣到落地过程中，排球的重力势中，在球被扣到落地过程中，排球的重力势能变化了多少？（能变化了多少？（g g取取10m/s10m/s2 2）解：选地面为参考平面，则解：选地面为参考平面，则h h2.8m2.8m E EP Pmgmgh h0.270.2710102.8J2.8J7.56J7.56J答：势能减少了答：势能减少了7.56J7.56J。研究重力势能问题的步骤：研究重力势能问题的步骤：1 1、选取研究对象；、选取研究对象；2 2、选择参考平面；、选择参考平面；3 3、确定物体初末位置相对参考平面的高度；、确定物体初末位置相对参考平面的高度；4 4、利用重力做功合重力势能改变的关系。、利用重力做功合重力势能改变的关系。