【教案】人教版物理必修二：7.5-探究弹性势能的表达式学案要点分析.docVIP

课堂探究 探究一 对弹性势能的理解 问题导引 如图所示，撑竿跳是运动会上常见的比赛项目，用于撑起运动员的竿要求具有很好的弹性，请思考：在什么时候撑竿的弹性势能最大？是撑竿刚刚触地时，还是运动员撑竿跳起到达最高点时呢？ 提示：撑竿形变量最大时，弹性势能最大，故运动员撑竿触地后上升到最高点之前某时刻，竿弹性势能最大。 名师精讲 1．当弹簧的形变量为零时，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。 2．影响弹性势能的因素(从弹力做功的角度考虑)：①弹簧的形变量l(形变量是指拉伸或压缩的变化量)。因为形变量越大，用力越大，做功越多。②弹簧的劲度系数k。拉伸相同的长度，不同弹簧的“软硬”不一样，做功不一样。 【例1】 关于弹性势能，下列说法正确的是(　　) A．当弹簧变长时，它的弹性势能一定增加 B．当弹簧变短时，它的弹性势能一定减少 C．在拉伸长度相同时，k越大的弹簧，它的弹性势能越大 D．弹簧的形变量越大，它的劲度系数k值越大 解析：当弹簧被压缩时，弹簧再变长，弹性势能减少，弹簧再变短，弹性势能增加，A、B都不对；在拉伸长度相同时，k越大的弹簧，它的弹性势能越大，C正确；劲度系数k是由弹簧本身的因素决定的，和形变量没关系，D不对。 答案：C 题后反思 (1)提到弹性势能，不要仅仅想到弹簧的弹性势能，实际上所有发生弹性形变的物体都具有弹性势能；(2)弹性势能的大小与劲度系数和形变量两个因素有关。 探究二 弹力做功与弹性势能变化的关系 问题导引 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(如图所示)，能将石子打出很远的距离。请思考： (1)拉伸橡皮条时，橡皮条的弹力做什么功？橡皮条的弹性势能怎样变化？ (2)将拉紧的橡皮条释放，石子就以较大的速度飞出。则橡皮条释放时，弹力做什么功，弹性势能怎样变化？ 提示：(1)拉紧橡皮条时，橡皮条的形变量变大，弹力做负功，弹性势能变大；(2)释放橡皮条，弹力做正功，弹性势能减少。 名师精讲 1．如图所示，O为弹簧的原长位置。 (1)物体由O向A运动(压缩)或者由O向A′运动(伸长)时，弹力做负功，弹性势能增大。 (2)物体由A向O运动，或者由A′向O运动时，弹力做 正功，弹性势能减少。 (3)弹力做功与弹性势能变化的关系可表示为W＝－ΔEp。 2．弹性势能与重力势能的比较： 弹性势能 重力势能 定义 发生弹性形变的物体之间由于弹力的相互作用而具有的能量 物体由于被举高而具有的能量 表达式 Ep＝ Ep＝mgh 相对性 弹性势能与零势能位置的选取有关，一般取自然长度时，弹性势能为零 重力势能与零势能位置选取有关，但变化量与参考位置的选取无关 系统性 弹性势能为弹簧本身具有的能量 重力势能为物体与地球这一系统所共有的能量 功能关系 弹性势能的变化等于克服弹力做的功 重力势能的变化等于克服重力做的功 联系 两种势能分别以弹力、重力存在为前提，又由物体的相对位置来决定。两者同属机械能的范畴，在一定条件下可相互转化 警示 公式Ep＝高中阶段不作要求，但熟记公式可迅速判断弹性势能的大小及弹性势能的变化。 【例2】 如图所示，在光滑的水平面上有一物体，它的左端连一弹簧，弹簧的另一端固定在墙上，在力F的作用下物体处于静止状态，当撤去F后，物体将向右运动，在物体向右运动的过程中，下列说法正确的是(　　) A．弹簧的弹性势能逐渐减少 B．弹簧的弹性势能逐渐增加 C．弹簧的弹性势能先增加后减少 D．弹簧的弹性势能先减少后增加 点拨：当弹簧的弹力做正功时，弹性势能减少；做负功时，弹性势能增加。 解析：撤去F后物体向右运动的过程中，弹簧的弹力先做正功后做负功，故弹簧的弹性势能先减少后增加。 答案：D 题后反思 (1)弹性势能大小与弹力做功有关，弹力做正功，弹性势能减小，弹力做负功，弹性势能增大；(2)弹性势能大小与弹簧形变量大小有关，形变越大，弹性势能越大。