探究弹性势能的表达式-课件.ppt

1、第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理*理解弹性势能的概念及意义理解弹性势能的概念及意义*探索弹性势能与哪些因素有关，总结出弹探索弹性势能与哪些因素有关，总结出弹性势能表达式性势能表达式*体味弹性势能在日常生活中的应用，提高体味弹性势能在日常生活中的应用，提高学习物理的兴趣学习物理的兴趣第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理拉开弦的弯弓在恢复原状时，可以将利箭发射出去拉开弦的弯弓在恢复原状时，可以将利箭发射出去(如如图甲图

2、甲)，也就是对利箭做功，因而拉开弦的弓箭具有能，也就是对利箭做功，因而拉开弦的弓箭具有能量上紧的发条能够驱动表针走动量上紧的发条能够驱动表针走动(如图乙如图乙)，也是因为具有，也是因为具有能量我们把这种能量叫做弹性势能那么弹性势能的大能量我们把这种能量叫做弹性势能那么弹性势能的大小和哪些因素有关系呢？这一节，我们就来探究这个问小和哪些因素有关系呢？这一节，我们就来探究这个问题题第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理1发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有_的相互作用，也具有的相互作用，也具有_，

3、叫做，叫做_2弹性势能的表达式可能与哪些因素有关弹性势能的表达式可能与哪些因素有关可能与拉伸的长度可能与拉伸的长度L有关，有关，L越大，弹性势能越越大，弹性势能越_ 可 能 与 劲 度 系 数 可 能 与 劲 度 系 数 k有 关，有 关，k越 大，弹 性 势 能 越越 大，弹 性 势 能 越_第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理3如图所示，把拉伸弹簧的过程分为很多小段，拉力如图所示，把拉伸弹簧的过程分为很多小段，拉力在每个小段可以认为是在每个小段可以认为是_，它在各段做功之和可以代，它在各段做功之和可以代表拉力在表拉力在_做的功做的功4弹性势能的表达式是弹性势能的表达式是EP_

4、.第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理发生弹性形变的物体，各部分之间由于有弹力的相互发生弹性形变的物体，各部分之间由于有弹力的相互作用，也具有势能，这种势能叫弹性势能作用，也具有势能，这种势能叫弹性势能说明：说明：(1)势能产生具有的条件：势能产生具有的条件：是物体间有相互作是物体间有相互作用力，用力，是物体间有相对位置是物体间有相对位置(2)当弹簧的长度为零时，它的弹性势能为零，弹簧被当弹簧的长度为零时，它的弹性势能为零，弹簧被拉长或被压缩后，都具有弹性势能拉长或被压缩后，都具有

5、弹性势能第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理(3)影响弹性势能的因素影响弹性势能的因素(从弹力做功的角度考虑从弹力做功的角度考虑)：弹簧的形变量弹簧的形变量l(形变量是指拉伸或压缩的变化量形变量是指拉伸或压缩的变化量)因因为形变量越大，用力越大，做功越多为形变量越大，用力越大，做功越多弹簧的劲度系数弹簧的劲度系数k.拉伸相同的长度，不同弹簧的拉伸相同的长度，不同弹簧的“软硬软硬”不一样，做功不一不一样，做功不一样样第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理特别提醒：特别提醒：(1)弹性势能是发生弹性形变的物体上所有质点因相对弹性势能是发生弹性形变的物体上所有质点因相对位置

6、改变而具有的能量，因而也是对系统而言的位置改变而具有的能量，因而也是对系统而言的(2)弹性势能也是相对的，其大小在选定了零势能点后弹性势能也是相对的，其大小在选定了零势能点后才有意义对弹簧，零势能点一般选弹簧自由长度时为才有意义对弹簧，零势能点一般选弹簧自由长度时为零零(3)物体上升，物体克服重力做功，重力势能增加，用物体上升，物体克服重力做功，重力势能增加，用力拉或压弹簧，克服弹力做功，弹性势能增加力拉或压弹簧，克服弹力做功，弹性势能增加 第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理如图所示，撑杆跳是运动会上常见的比赛项目，用于如图所示，撑杆跳是运动会上常见的比赛项目，用于撑起运动员的

7、杆要求具有很好的弹性，下列关于运动员撑撑起运动员的杆要求具有很好的弹性，下列关于运动员撑杆跳起的过程说法中正确的是杆跳起的过程说法中正确的是()第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理A运动员撑杆刚刚触地时，杆弹性势能最大运动员撑杆刚刚触地时，杆弹性势能最大B运动员撑杆跳起到达最高点时，杆弹性势能最大运动员撑杆跳起到达最高点时，杆弹性势能最大C运动员撑杆触地后上升到达最高点之前某时刻，杆运动员撑杆触地后上升到达最高点之前某时刻，杆弹性势能最大弹性势能最大D以上说法均有可能以上说法均有可能答案：答案：C解析：解析：杆形变量最大时，弹性势能最大，只有杆形变量最大时，弹性势能最大，只有C项

8、正项正确确第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理(1)如图所示，弹簧的劲度系数为如图所示，弹簧的劲度系数为k，左端固定，不加外，左端固定，不加外力时，右端在力时，右端在A处，今用力处，今用力F缓慢向右拉弹簧，使弹簧伸长缓慢向右拉弹簧，使弹簧伸长到到B处，手克服弹簧弹力所做的功，其大小应该等于外力处，手克服弹簧弹力所做的功，其大小应该等于外力F对弹簧所做的功，即为弹簧的弹性势能对弹簧所做的功，即为弹簧的弹性势能第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理(2)作出弹力随形变量作出弹力随形变量l的变化图线，图线与横轴所围的变化图线，图线与横轴所围的的“面积面积”可表示弹力做功的大

9、小可表示弹力做功的大小第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理说明：说明：类比类比vt图象的图象的“面积面积”表示位移，表示位移，Fl图图象的象的“面积面积”表示功表示功弹力弹力Fkl，对同一弹簧，对同一弹簧k一定，一定，F与与l成正比成正比第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理(2010上海市高一检测上海市高一检测)在一次演示实验中，一压紧的在一次演示实验中，一压紧的弹簧沿一粗糙水平面射出一小球，测得弹簧压缩的距离弹簧沿一粗糙水平面射出一小球，测得弹簧压缩的距离d和和小球在粗糙水平面上滚动的距离小球在粗糙水平面上滚动的距

10、离s如下表所示由此表可以如下表所示由此表可以归纳出小球滚动的距离归纳出小球滚动的距离s跟弹簧压缩的距离跟弹簧压缩的距离d之间的关系，并之间的关系，并猜测弹簧的弹性势能猜测弹簧的弹性势能Ep跟弹簧压缩的距离跟弹簧压缩的距离d之间的关系分别之间的关系分别是是(选项中选项中k1、k2是常量是常量)()实验次数实验次数1234d/cm0.501.002.004.00s/cm4.9820.0280.10319.5第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理A.sk1dEpk2dBsk1dEpk2d2Csk1d2Epk2d Dsk1d2Epk2d2答案：答案：D第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定

11、律人教版物理当弹簧的弹力做正功时，弹簧的弹性势能减小，弹性当弹簧的弹力做正功时，弹簧的弹性势能减小，弹性势能变成其他形式的能；当弹簧的弹力做负功时，弹簧的势能变成其他形式的能；当弹簧的弹力做负功时，弹簧的弹性势能增大，其他形式的能转化为弹簧的弹性势能这弹性势能增大，其他形式的能转化为弹簧的弹性势能这一点与重力做功跟重力势能变化的关系相似一点与重力做功跟重力势能变化的关系相似第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理特别提醒：特别提醒：科学探究中必须善于类比，把已有知识和方法进行迁科学探究中必须善于类比，把已有知识和方法进行迁移运用将重力做功与重力势能变化的关系和弹力做功与移运用将重力做

12、功与重力势能变化的关系和弹力做功与弹性势能变化的关系加以类比，深刻体会弹力的功与增加弹性势能变化的关系加以类比，深刻体会弹力的功与增加的弹性势能的关系的弹性势能的关系第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理 关于物体的弹性势能，下面说法中正确的是关于物体的弹性势能，下面说法中正确的是()A任何发生形变的物体都具有弹性势能任何发生形变的物体都具有弹性势能B拉伸时的弹性势能一定大于压缩时的弹性势能拉伸时的弹性势能一定大于压缩时的弹性势能C拉伸长度相同时，拉伸长度相同时，k越大的弹簧，弹性势能越大越大的弹簧，弹性势能越大D弹簧变长时，它的弹

13、性势能一定变大弹簧变长时，它的弹性势能一定变大第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理答案：答案：C第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理 (2010青岛高一检测青岛高一检测)如图所示，某同学利用橡皮如图所示，某同学利用橡皮条将模型飞机弹出，在弹出过程中，下述说法正确的是条将模型飞机弹出，在弹出过程中，下述说法正确的是()A橡皮条收缩，弹力对飞机做功橡皮条收缩，弹力对飞机做功B飞机的动能增加飞机的动能增加C橡皮条的弹性势能减少橡皮条的弹性势能减少D飞机的重力势能减小，转化为飞机的动能飞机的重力势能减小，转化为飞机的动能第第

14、7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理答案：答案：ABC解析：解析：橡皮条因被拉伸产生弹力将飞机推出，弹力对橡皮条因被拉伸产生弹力将飞机推出，弹力对飞机做正功，飞机动能增加，橡皮条弹性势能减少，飞机飞机做正功，飞机动能增加，橡皮条弹性势能减少，飞机上升重力势能增加，上升重力势能增加，A、B、C对，对，D错错.第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理 弹弓是一种兵器，也是一种儿童玩具，它是由两根弹弓是一种兵器，也是一种儿童玩具，它是由两根橡皮条和一个木叉制成的橡皮条和一个木叉制成的(如图所示如图所示)，拉伸橡皮条的过程人，拉伸橡皮条的过程人对橡皮条做功，使其具有一定的弹性势能，

15、放手后橡皮条对橡皮条做功，使其具有一定的弹性势能，放手后橡皮条的弹力做功，将储存的弹性势能转化为石子的动能，使石的弹力做功，将储存的弹性势能转化为石子的动能，使石子以较大的速度飞出，具有一定的杀伤力，试设计一个实子以较大的速度飞出，具有一定的杀伤力，试设计一个实验，求出橡皮条在拉伸到一定长度的过程中，弹力所做的验，求出橡皮条在拉伸到一定长度的过程中，弹力所做的功是多少？橡皮条具有的弹性势能是多少？功是多少？橡皮条具有的弹性势能是多少？(只要求设计可只要求设计可行的做法和数据处理方式，不要求得出结论行的做法和数据处理方式，不要求得出结论)第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理解析：解

16、析：(1)准备橡皮条、测力计、坐标纸、铅笔、直尺准备橡皮条、测力计、坐标纸、铅笔、直尺等等(2)将橡皮条的一端固定，另一端拴一绳扣将橡皮条的一端固定，另一端拴一绳扣(3)用直尺从橡皮条的固定端开始测量橡皮条的原长用直尺从橡皮条的固定端开始测量橡皮条的原长x0，记录在表格中记录在表格中(4)用测力计挂在绳扣上，测出在不同拉力用测力计挂在绳扣上，测出在不同拉力F1、F2、F3的情况下橡皮条的长度的情况下橡皮条的长度x10、x20、x30(5)计算出在不同拉力时橡皮条的伸长量计算出在不同拉力时橡皮条的伸长量x1、x2、x3 第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理(6)以橡皮条的伸长量为横

17、坐标，以对应的拉力为纵坐以橡皮条的伸长量为横坐标，以对应的拉力为纵坐标在坐标纸上建立坐标系、描点，并用平滑的曲线作出标在坐标纸上建立坐标系、描点，并用平滑的曲线作出Fxi图图(7)测量曲线与测量曲线与x轴包围的面积轴包围的面积S，这个面积在数值上等，这个面积在数值上等于外力克服橡皮条的弹力所做的功，也就是弹力所做负功于外力克服橡皮条的弹力所做的功，也就是弹力所做负功的数值的数值(8)橡皮条具有的弹性势能等于外力克服橡皮条的弹力橡皮条具有的弹性势能等于外力克服橡皮条的弹力所做的功所做的功第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理点评：点评：本题旨在考查学生对探究方法的理解水平，从本题旨在

18、考查学生对探究方法的理解水平，从目标着眼根据实际问题的特殊性设计构思实验的能力，考目标着眼根据实际问题的特殊性设计构思实验的能力，考查学生对物理图象的理解和微积分思想在处理图象问题中查学生对物理图象的理解和微积分思想在处理图象问题中的运用本题的解答过程还有许多值得思考的问题：如用的运用本题的解答过程还有许多值得思考的问题：如用Fxi图象是否求出外力克服弹力所做的功；图象与图象是否求出外力克服弹力所做的功；图象与xi轴包围轴包围的面积为什么是外力的功；此曲边几何形状的面积如何求的面积为什么是外力的功；此曲边几何形状的面积如何求得或测得等同学们可继续探究得或测得等同学们可继续探究第第7章章 机械能

19、守恒定律机械能守恒定律人教版物理 小玲同学平时使用带弹簧的圆珠笔写字，她想估测小玲同学平时使用带弹簧的圆珠笔写字，她想估测里面小弹簧在圆珠笔尾端压紧情况下的弹性势能的增加里面小弹簧在圆珠笔尾端压紧情况下的弹性势能的增加量请你帮助她完成这一想法量请你帮助她完成这一想法第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理(1)写出实验所用的器材：写出实验所用的器材：_.(2)写出实验的步骤和所要测量的物理量写出实验的步骤和所要测量的物理量(用字母量表用字母量表示示)(要求能符合实际并尽量减少误差要求能符合实际并尽量减少误差)(3)弹性势能的增加量的表达式弹性势能的增加量的表达式EP_.(用测得用测得量表示量表示)答案：答案：(1)米尺、天平米尺、天平(2)见解析见解析(3)mg(x2x1)第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理解析：解析：(1)米尺、天平米尺、天平(2)将圆珠笔紧靠米尺竖直放在桌面上将圆珠笔紧靠米尺竖直放在桌面上在桌面上将圆珠笔尾端压紧，记下笔尖处的读数在桌面上将圆珠笔尾端压紧，记下笔尖处的读数x1突然放开圆珠笔，观察并记下笔尖到达最高峰的读突然放开圆珠笔，观察并记下笔尖到达最高峰的读数数x2用天平测出圆珠笔的质量用天平测出圆珠笔的质量m(3)EPmg(x2x1)第第7章章 机械能守恒定律机械能守恒定律人教版物理