1、探究弹性势能的表达式探究弹性势能的表达式知识回顾知识回顾作用在物体上的力作用在物体上的力F物体在力的方向上移动的距离物体在力的方向上移动的距离S做功的两个必要因素做功的两个必要因素FsF功等于力和物体在力的方向上通过的距离的乘积功等于力和物体在力的方向上通过的距离的乘积 即:即:WFS SX0FF恒力做功S探究弹簧弹力做功探究弹簧弹力做功自由状态X0伸长X2伸长X1 如图,劲度系数为K的轻弹簧一端固定在竖直墙上,另一端与一木块接触,自由状态时,X0 处弹簧为原长,伸长水平面足够大.若将弹簧伸长到X1位置,释放物体,物体在弹力作用下会向左运动,弹簧到达位置X2 在这一过程中弹簧弹力做功时多少呢?
2、弹簧弹力做的功弹簧弹力做的功弹簧弹力是变力,怎样求功?思想方法思想方法:对于变力做功,利用极限的思想。先无限分割,将变力转化为恒力,再累积求和,得到整个过程的弹簧弹力做的功。作出弹力与伸长量的图像,图线与坐标系所围成的面积表示弹力做的功。探究弹簧弹力做功探究弹簧弹力做功由胡克定律F=KX弹簧弹力与伸长量成正比,关系图象如图,为过原点的斜线,两个位置对应的弹力分别为KX1和KX2现在,我们把位移分成许多小段,弹力在每一小段中都视为恒力,那么弹力做功,由W=FS,就相当于小钜形的面积数值。KX2X2X1KX1建立坐标系,以弹簧原点原长时端点位置为起点,横轴和纵轴分别表示弹簧伸长量和弹力大小。0FX
3、自由状态X0伸长X1伸长X2探究弹簧弹力做功探究弹簧弹力做功0XX2X1KX1KX2弹力做功:W=F S+=F1X1+F2X2F3X3+倘若分成的段数足够多,那么弹力做功就趋近于图中梯形的面积。理论上梯形面积的数值等于弹力在这段位移所做的功。=)(212121xxkxkx弹簧弹力做功改变了221kx221kx=221kx_12可见,弹簧弹力做功只与它初始和终了状态有关弹性势能弹性势能:发生弹性形变的物体的各部分之间,由于有弹力的相互作用,也具有势能,这种势能叫做弹性势能。一它与弹簧对外做功本领有关,二它随弹簧自身形变而变化。 由此可以看出符合势能的特征。我们把这个物理量定义为弹性势能。弹簧弹力
4、做功改变了弹簧弹力做功改变了221kx用 表示。PE221KXEp单位:焦耳 J弹簧弹力做正功,弹性势能减少;定量表达式定量表达式:弹簧弹力做的功等于弹性势能的减少量(初减末)。弹簧弹力做功对应于弹性势能的变化,弹力做的功与弹性势能的变化在数值上相等。反过来讲,弹性势能的变化只与弹力做功有关,而与其它力做功无关。弹力做功与弹弹力做功与弹性势能变化的性势能变化的关系关系定性结论:规定弹簧处于原长时的弹性势能为零,分别讨论弹簧在形变和恢复形变的过程中,弹簧弹力做功的情况,弹性势能变化的情况。弹簧弹力做负功,弹性势能增加。练习与巩固1.关于弹性势能,下列说法错误的是( )A. 发生弹性形变的物体都具
5、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B练习与巩固练习与巩固A. 弹性势能与形变量x成正比B. 发生形变的物体具有弹性势能C. 当弹簧变长时,它的弹性势能一定增大D. 若规定弹簧处于原长时,弹簧弹性势能为0,则弹簧的弹性势能不可能为负值解析A. 不成正比,因为弹力是变力,它是变量。所以不能说弹性势能与形变量x成正比。B. 发生弹性形变的物体才有。C. 超过弹性限度后,弹性失去部分弹性D 说的对2.关于弹性势能,下列说法正确的是( )D知识小结知识小结物理量表达式单位相对性系统性标矢量弹性势能2P21KXE焦耳 J弹性势能与零势能位置选取有关,通常选自然长度时为0弹性势能是弹簧本身具有的能量标量感谢聆听,我们下节课再见!