【教材分析与导入设计】(教师用书)2013-2014学年高中物理必修二【同步精品课件】第七章第5节.ppt

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1、5 5 5 5探究弹性势能的表达式拉开的弓拉开的弓有关弹力的知识有关弹力的知识撑杆撑杆跳运跳运动员动员手中手中弯曲弯曲的杆的杆有关弹力的知识有关弹力的知识有关弹力的知识有关弹力的知识压压缩缩的的弹弹簧簧有关弹力的知识有关弹力的知识拉长的弹簧拉长的弹簧 发生弹性形变的物体的各部分之间，由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于有弹力的相互作用而具有的势能叫弹性弹性势能势能（elastic potential energe)。本节课我们主要探究弹簧被拉长的情况的弹性势能的表达式。弹性势能的表达式可能与那几弹性势能的表达式可能与那几个物理量有关？个物理量有关？重力势能重力

2、势能高度高度h且成正比且成正比弹性势能弹性势能伸长量伸长量l是正比关系吗是正比关系吗类比类比弹性势能的表达式可能与那几弹性势能的表达式可能与那几个物理量有关？个物理量有关？弹力与重力的变化规律不一样，弹性势弹力与重力的变化规律不一样，弹性势能与重力势能的表达式很可能也不一样。能与重力势能的表达式很可能也不一样。举重时杠铃所举重时杠铃所受的重力与它受的重力与它的位置无关的位置无关 弹簧的拉力弹簧的拉力与拉伸的长与拉伸的长度有关度有关 弹性势能的表达式可能与那几弹性势能的表达式可能与那几个物理量有关？个物理量有关？结论：与橡皮筋的伸长量结论：与橡皮筋的伸长量l 有关有关 与橡皮筋的劲度系数与橡皮筋

3、的劲度系数k有关有关对与同一根弹簧，伸长量对与同一根弹簧，伸长量l越大长，弹性势能越大。越大长，弹性势能越大。伸长量伸长量l相同，劲度系数相同，劲度系数k越大，弹性势能也越大。越大，弹性势能也越大。怎样得到弹性势能的表达式呢？怎样得到弹性势能的表达式呢？重力势能重力势能mgh重力做功重力做功WG 弹性势能弹性势能弹簧弹力做功弹簧弹力做功类比类比怎样计算拉力所做的功？怎样计算拉力所做的功？在地面附近，重力的大小和方向都不发生变化，所以不管物体移动的距离大小，重力的功可以简单地用重力与物体在竖直方向移动距离的乘积来表示；对于弹力，情况要比重力做功复杂，这是因为当弹簧被拉伸时，弹簧的拉力的大小会随着

4、拉伸距离的增大而增大也就是说：弹力做功应该是一个变力做功的问题弹力做功应该是一个变力做功的问题怎样计算拉力所做的功？怎样计算拉力所做的功？把整个运动过程分成很多小段，每个小段中物体的速度的变化比较小，可以近似地用小段中任意一时刻的速度和这一小段时间间隔相乘得到这一小段位移的近似值，然后把各小段位移的近似值相加当各小段分得非常小的时候，得到的就是匀变速直线运动的位移表达式了 联想联想计算匀加速直线运动位移时曾经用过的方法：计算匀加速直线运动位移时曾经用过的方法：计算匀加速直线运动位移时曾经用过的方法：计算匀加速直线运动位移时曾经用过的方法：怎样计算拉力所做的功？怎样计算拉力所做的功？方法方法拉力

5、在全过程中所做的功是拉力在全过程中所做的功是在各小段上，拉力做的功分别是在各小段上，拉力做的功分别是怎样计算拉力所做的功？怎样计算拉力所做的功？怎样计算这个求和式？怎样计算这个求和式？联想联想otvvootvvootvvootvvo计算匀加速直线运动位移时曾经用过的方法计算匀加速直线运动位移时曾经用过的方法计算匀加速直线运动位移时曾经用过的方法计算匀加速直线运动位移时曾经用过的方法拉力做功的计算方法拉力做功的计算方法olFolFolFolF方法方法拉力所做的功拉力所做的功其中，其中，k是是弹簧的劲度系数，弹簧的劲度系数，l是是弹簧的伸长量或压缩量弹簧的伸长量或压缩量弹性势能的表达式弹性势能的表

6、达式根据我们刚才的推论，当弹簧处于原长、弹性势能值为零时，这个弹簧被拉长L时弹力做的功就等于弹簧被拉长L时弹簧弹性势能的值，所以有 体会功是能量转化的量度体会功是能量转化的量度 在以上探究中我们规定，弹簧处于自然状态下，在以上探究中我们规定，弹簧处于自然状态下，也就是既不伸长也不缩短时的势能为零势能能也就是既不伸长也不缩短时的势能为零势能能不能规定弹簧任意某一长度时的势能为零不能规定弹簧任意某一长度时的势能为零?说说说说你的想法你的想法 此问题可以类比重力势能的参考平面的规定如果我们规定了弹簧任意长度时的势能为零势能，在弹簧从某一位置拉至零势能位置的过程中，拉力所做的功就等于弹簧的弹性势能 显

7、然，这与规定自然长度为零势能时，从该位置拉到零势能的位置的功是不同的，所以，弹簧在某一位置时的弹性势能是与零势能位置的规定有关的 一一竖竖直直弹弹簧簧下下端端固固定定于于水水平平地地面面上上，小小球球从从弹弹簧簧的的正正上上方方高高为为h的的地地方方自自由由下下落落到到弹弹簧簧上上端端，如如图图所所示示，经经几几次次反反弹弹以以后后小小球球最最终终在在弹弹簧簧上上静静止止于于某某一一点点A处处，则（则（）Ah愈大，弹簧在愈大，弹簧在A点的压缩量愈大点的压缩量愈大B弹簧在弹簧在A点的压缩量与点的压缩量与h无关无关Ch愈大，最终小球静止在愈大，最终小球静止在A点时弹簧的弹性势能愈大点时弹簧的弹性势

8、能愈大D小小球球第第一一次次到到达达A点点时时弹弹簧簧的的弹弹性性势势能能比比最最终终小小球球静止在静止在A点时弹簧的弹性势能大点时弹簧的弹性势能大BB 对弹性势能的理解对弹性势能的理解 一物体以初速度一物体以初速度v0冲向与竖起墙壁相连的轻质弹簧，墙冲向与竖起墙壁相连的轻质弹簧，墙壁与物体间的弹簧被物体压缩，在此过程中，下列说法壁与物体间的弹簧被物体压缩，在此过程中，下列说法正确的是：（正确的是：（）A、物体对弹簧的功与弹簧的压缩量成正比、物体对弹簧的功与弹簧的压缩量成正比B、物体向墙壁运动相同的位移，弹力做的功不等、物体向墙壁运动相同的位移，弹力做的功不等C、弹力做正功，弹簧的弹性势能减小、弹力做正功，弹簧的弹性势能减小D、弹力做负功，弹簧的弹性势能增加、弹力做负功，弹簧的弹性势能增加CDCD 对弹性势能的理解对弹性势能的理解 一、弹性势能 定义：发生弹性形变的物体各部分之间，由于弹力的相互作用而具有的势能 二、弹性势能的表达式Ep=1/2kl2，和重力势能进行比较 55探究弹性势能的表达式