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高一物理导学案（第七章）本节课时:1设计人：王瑞明审核：使用时间：2013年5月治学醒言：从简单到复杂变复杂为简单1【课题名称】第五节探究弹性势能的表达式【学习目标】1．理解弹性势能的概念和物理意义。2．学习计算变力做功的思想方法。3．理解弹力的功与弹性势能变化的关系。4．知道弹性势能具有相对性。【课前预习】1．________________的物体的各部分之间，由于____________________，也具有势能，这种势能叫做弹性势能．研究弹性势能要从分析____________入手，对弹簧来说，规定____________________，它的弹性势能为零，当弹簧____________________，就具有了弹性势能．2．(1)弹簧的弹性势能与弹簧被拉伸的长度l有关，并且，拉伸的长度l越大，弹性势能______，但不一定是________关系；(2)即使拉伸的长度l相同，劲度系数k不同的弹簧的弹性势能也不一样，并且拉伸的长度l相同时，k越大，弹性势能________．3．根据功是____________________可知，弹性势能的变化量与拉力对弹簧做功的关系为____________．4．设弹簧的劲度系数为k，当弹簧被拉伸l时，把这一拉伸过程分为很多小段，它们的长度分别是Δl1、Δl2、Δl3……各个小段上拉力可以近似认为是不变的，分别为F1、F2、F3……，所做的功分别为________________．5．v－t图线下的面积代表________，F－l图线下的面积代表______；当所分成的小段非常短时，F－l图线与l轴所围成的区域形状是__________，该区域的面积为________，所以弹性势能的表达式是________________．【预习自测】1．关于弹性势能，下列说法中正确的是()A．发生弹性形变的物体都具有弹性势能B．只要弹簧发生形变，就一定具有弹性势能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2．关于弹簧的弹性势能，下列说法正确的是()A．弹簧的弹性势能跟拉伸(或压缩)的长度有关B．弹簧的弹性势能跟弹簧的劲度系数有关C．同一弹簧，在弹性限度内，形变量越大，弹性势能越大D．弹性势能的大小跟使弹簧发生形变的物体有关【自主学习--课堂探究】知识点一弹性势能问题1：为什么拉满弦的弯弓可以把箭射出去？压缩的弹簧可以把小球弹出去？（引导学生从弯弓和弹簧想恢复原状而要对与它接触的物体做功思考）问题2：你能不能给弹性势能下定义？定义：发生_______形变的物体的各部分之间，由于弹力的相互作用，也具有势能，这种势能叫作弹性势能。知识点二弹簧被拉长时的弹性势能的探究弹性势能可能与哪几个物理量有关。问题3：重力势能物体被举起的高度，弹性势能是不是与弹簧被拉伸的长度成正比？（引导学生从重力和弹力的大小区别思考）问题4：弹性势能除与弹簧被拉伸长度有关外还与什么因素有关？定量分析：问题5：弹簧的弹性势能与弹力做功有什么关系？（引导学生从力做功和能量变化关系思考）问题6：怎样计算弹力做功？思路点拨：设计一个缓慢的拉伸过程，整个过程中拉力始终等于弹力，这样，就可以用拉力的功来替代弹力的功（替代法）。问题7：弹力做功能不能直接用进行计算？高一物理导学案（第七章）本节课时:1设计人：王瑞明审核：使用时间：2013年5月治学醒言：从简单到复杂变复杂为简单2（引导学生从的使用条件思考）思路点拨：利用以前匀变速直线运动图像求位移的经验图像求位移的经验。公式：弹性势能。问题8：弹力做正功时物体怎么移动？弹性势能如何改变？弹力作负功又会怎样？（引导学生从弹性势能公式考虑，且引导学生寻找势能变化的共性）拓展：当弹簧被压缩时，公式仍可使用。【随堂训练】1．关于弹性势能，下列说法中正确的是()A．任何发生弹性形变的物体，都具有弹性势能B．任何具有弹性势能的物体，一定发生了弹性形变C．物体只要发生形变，就一定具有弹性势能D．弹簧的弹性势能只跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关2．关于弹性势能和重力势能下列说法正确的是()A．重力势能属于物体和地球这个系统，弹性势能属于发生弹性形变的物体B．重力势能是相对的，弹性势能是绝对的C．重力势能和弹性势能都是相对的D．重力势能和弹性势能都是状态量3．关于弹簧的弹性势能，下列说法中正确的是()A．当弹簧变长时，它的弹性势能一定增大B．当弹簧变短时，它的弹性势能一定变小C．在拉伸长度相同时，k越大的弹簧，它的弹性势能越大D．弹簧在被拉伸时的弹性势能一定大于被压缩时的弹性势能4．关于弹力做功与弹性势能的关系，我们在进行猜想时，可以参考对重力做功与重力势能的关系的讨论，则下面的猜想有道理的是()A．弹力做功将引起弹性势能的变化，当弹力做正功时，弹性势能将增加B．弹力做功将引起弹性势能的变化，当弹力做正功时，弹性势能将减少C．弹力做功将引起弹性势能的变化，当弹力做负功时，弹性势能将增加D．弹力做功将引起弹性势能的变化，当弹力做负功时，弹性势能将减少5.图1如图1所示，一个物体以速度v0冲向与竖直墙壁相连的轻质弹簧，墙壁和物体间的弹簧被物体压缩，在此过程中以下说法正确的是()A．物体对弹簧做的功与弹簧的压缩量成正比B．压缩弹簧的过程中，物体向墙壁移动相同的距离，弹力做的功不相等C．弹簧的弹力做正功，弹性势能减少D．弹簧的弹力做负功，弹性势能增加【当堂检测】6．在猜想弹性势能可能与哪几个物理量有关的时候，有人猜想弹性势能与弹簧的劲度系数k及弹簧的伸长量l有关，但究竟是与l的一次方，还是l的二次方，还是l的三次方有关呢？请完成下面练习以帮助思考．(1)若弹性势能Ep∝kl，由于劲度系数k的单位是N/m，弹簧伸长量l的单位是m，则kl的单位是________．(2)若弹性势能Ep∝kl2，由于劲度系数k的单位是N/m，弹簧伸长量l的单位是m，则kl2的单位是________．(3)若弹性势能Ep∝kl3，由于劲度系数k的单位是N/m，弹簧伸长量l的单位是m，则kl3的单位是________．从(1)、(2)、(3)对单位的计算，你可以得到的启示是____________________________________________________________________________．图27．一根弹簧的弹力—位移图线如图2所示，那么弹簧由伸长量8cm到伸长量4cm的过程中，弹力做功和弹性势能的变化量为()A．3.6J，－3.6JB．－3.6J,3.6JC．1.8J，－1.8JD．－1.8J,1.8J图3高一物理导学案（第七章）本节课时:1设计人：王瑞明审核：使用时间：2013年5月治学醒言：从简单到复杂变复杂为简单3参考答案课前预习1．发生弹性形变有弹力的相互作用弹力做功弹簧长度为原长时被拉长或被压缩后2．(1)越大正比(2)越大3．能量变化的量度大小相等4．F1Δl1、F2Δl2、F3Δl3……5．位移功三角形12kl2Ep＝12kl2预习自测1．ACD[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，都具有弹性势能，A正确．弹性势能跟重力势能一样，可以与其他形式的能相互转化，C正确．所有能的单位跟功的单位相同，在国际单位制中的单位是焦耳，D正确．]2．ABC[由弹性势能的表达式Ep＝12kl2可知，弹性势能Ep与弹簧拉伸(或压缩)的长度有关，A选项正确．Ep的大小还与k有关，B选项正确．在弹性限度内，Ep的大小还与l有关，l越大，Ep越大，C正确．弹簧的弹性势能是由弹簧的劲度系数k和形变量l决定的，与使弹簧发生形变的物体无关．]随堂训练1．AB[由弹性势能的定义和相关因素进行判断．发生弹性形变的物体的各部分之间，由于弹力作用而具有的势能，叫做弹性势能．所以，任何发生弹性形变的物体都具有弹性势能，任何具有弹性势能的物体一定发生了弹性形变．物体发生了形变，若是非弹性形变，无弹力作用，物体就不具有弹性势能．弹簧的弹性势能除了跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关外，还跟弹簧劲度系数的大小有关．正确选项为A、B.]2．ACD[重力势能具有系统性，弹性势能只属于发生弹性形变的物体，故A正确；重力势能和弹性势能都是相对的，且都是状态量，故B错，C、D正确．]3．C[弹簧弹性势能的大小，除了跟劲度系数k有关外，还跟它的形变量(拉伸或压缩的长度)有关．如果弹簧原来处在压缩状态，当它变长时，它的弹性势能应该先减小，在原长处它的弹性势能最小，所以A、B、D均不对．]4．BC5．BD[由功的计算公式W＝Flcosθ知，恒力做功时，做功的多少与物体的位移成正比，而弹簧对物体的弹力是一个变力，所以A不正确；弹簧开始被压缩时弹力小，弹力做的功也少，弹簧的压缩量变大时，物体移动相同的距离做的功增多，故B正确；物体压缩弹簧的过程，弹簧的弹力与弹力作用点的位移方向相反，所以弹力做负功，弹性势能增加，故C错误，D正确．]当堂检测6．(1)N(2)J(3)J·m弹性势能Ep与弹簧伸长量l的二次方有关7．C[弹力做的功W＝60＋302×0.04J＝1.8J0，故弹性势能减少1.8J，即ΔEp＝Ep2－Ep1＝－1.8J，故选项C正确．