5景泰二中探究弹性势能的表达式.ppt

演示：装置如图所示：将一木块 靠在弹簧上，压缩后松手，弹簧将木块弹出.分别用一个硬弹簧和一个软弹簧做上述实验，分别把它们压缩后松手，观察现象. 弹簧被压缩时，发生了弹性形变，由于弹力的作用，弹簧在恢复原状时能够对木块做功，因而具有能量，这种能量叫做弹性势能． 重力势能和弹性势能都是物体凭借其位置而具有的能。研究重力势能从分析重力做功入手，所以分析弹性势能时也可以从分析弹力的做功入手。重力势能与物体的重力和位置有关，弹性势能与什么有关呢？ 据胡克定律可知，弹簧的弹力满足F＝k x ，利用变力做功的平均值法推导弹簧弹性势能的表达式，其结果又如何呢？自己不妨试一试. 例2. 有几位同学做实验，第一次将劲度系数小的弹簧拉伸一定长度X1，第二次拉伸更大的长度X2，第三次将劲度系数大的弹簧拉伸同样的长度X2，这三种情况下哪个弹簧的弹性势能大？ ［例5］一竖直弹簧下端固定于水平地面上，小球从弹簧的正上方高为h的地方自由下落到弹簧上端，如图所示，经几次反弹以后小球最终在弹簧上静止于某一点A处，则 A．h愈大，弹簧在A点的压缩量愈大 B．弹簧在A点的压缩量与h无关 C．h愈大，最终小球静止在A点时弹簧的弹性势能愈大 D．小球第一次到达A点时弹簧的弹性势能比最终小球静止在A点时弹簧的弹性势能大 探究1：小球从静止到下落到最低点受几个力的作用？大小如何变化？该过程小球做什么运动？ 探究2：小球从静止到下落到最低点能量是如何转化的？ 本节课到此结束. 拉力做功的计算方法： * * 探究弹性势能的表达式 景泰二中高一物理备课组 肖涛 复习引入： 1.什么是重力势能？ 2.重力做功与重力势能变化的关系如何？ 现象一：同一根弹簧，压缩程度越大时，弹簧把木块推得越远． 现象二：两根等长的软、硬弹簧，压缩相同程度时，硬弹簧把木块弹出得远． 拉开的弓发生弹性形变具有弹性势能 撑杆跳运动员手中弯曲的杆，由于发生了弹性形变，具有弹性势能。 被压缩或拉伸的弹簧具有弹性势能。 弹性势能： 概念： 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而具有的势能叫做弹性势能。 产生条件：物体发生弹性形变 . 本节课我们主要探究弹簧被拉长的情况下弹性势能的表达式。 被卷紧的发条也具有弹性势能。 猜想： 弹簧的弹性势能可能与哪些物理量有关？ k一定， Δl越大，弹性势能越大. Δl一定，k越大，弹性势能越大. 与弹簧的伸长量Δl， 与劲度系数k有关 猜想：猜猜猜 弹簧的弹性势能是否与伸长量成正比？ 举重时杠铃的重力与它的位置高低无关 弹簧的弹力与它伸长的多少有关 虽然弹力和重力具有不同的特点，但我们仍可以用类比思想来认识弹性势能. 重力势能 重力（恒力）做功 入手 重力做正功重力势能减小 W=ΔEP减小 克服重力做功重力势能增加 W克=ΔEP增加 弹簧弹性势能与拉力做功关系 能否直接用W=Flcosα来求W拉？ l’ Δl l0 m F 弹性势能应等于拉力做的功W拉=EP 显然不能.由于拉力（弹力）是变力做功. 怎样计算拉力做所做的功？ 在各个小段上，弹力可近似认为是不变的 可以把弹簧从A到B的过程分成很多小段. Δl1,Δl2,Δl3… F1、F2、F3 … 则W＝F1Δl1＋F2Δl2＋F3Δl3＋… 怎样计算这个求和式？ W＝F1Δl1＋F2Δl2＋F3Δl3＋… 回顾：如何求匀变速直线运动的位移？ 进一步类比 弹力（变力）的功 o F o Δl F o Δl F 怎样计算这个求和式？ 每段拉力做的功可以用图中细窄的小矩形的面积来表示，对所有这些矩形面积求和，就得到了由图线和横轴围成的三角形的面积，这块三角形的面积就表示拉力在整个过程中所做的功。 Δl o Δl F 拉力克服弹力做功，弹性势能增大，增大的弹性势能刚好等于拉力做的功.故弹性势能应等于拉力做的功.即： EP＝kΔl2/2 弹性势能的表达式: 根据我们刚才的结论，取弹簧处于原长时弹性势能为零，弹簧被拉长x时克服弹力做的功就等于弹簧被拉长x时弹簧弹性势能的值，所以有 Ep=kx2/2 1.k为弹簧的劲度系数.弹性势能与弹簧的劲度系数k成正比. 2. x为弹簧的伸长量或缩短量，而不是弹簧的原长，更不是弹簧的总长. 弹性势能与弹簧的形变量x的二次方成正比. 思考： 弹力做功与弹性势能变化的关系和重力做功与重力势能变化的关系具有相同的结论. 1.弹簧的弹力做正功，弹性势能减少. 弹簧的弹力做负功，弹性势能增加. 即：弹力做的功等于弹性势能的减小量. 2、表达式