2019-2020学年高中物理 第7章 机械能守恒定律 第5节 探究弹性势能的表达式课件 新人教版必

第七章机械能守恒定律第5节探究弹性势能的表达式1细梳理、基础巩固2提升练、课时跟踪1细梳理、基础巩固要点一弹性势能1．弹性势能的概念：发生1____________的物体的各部分之间，由于2____________的相互作用而具有的势能．弹性形变弹力2．决定弹性势能大小相关因素的猜想(1)猜想依据弹性势能和重力势能同属3____________，重力势能大小与物体的4_____和5_________有关，弹簧弹力与其6____________和7____________有关．势能质量高度形变量劲度系数(2)猜想结论在弹簧的弹性限度内，弹性势能与弹簧的8____________和9____________有关，在弹簧的形变量l相同时，弹簧的劲度系数k越大，弹簧的弹性势能10____________．在弹簧劲度系数k相同时，弹簧形变量越大，弹簧弹性势能11_________．形变量l劲度系数k越大越大3．三点说明(1)对于同一个弹簧伸长和压缩相同的长度时弹性势能是一样的．(2)形变量x＝0时，弹簧为原长，弹性势能为零，此时弹性势能最小．(3)弹性势能具有相对性，但其变化量具有绝对性，因此，在判断弹性势能的变化时不必考虑零势能的位置．1．(多选)关于弹性势能，下列说法正确的是()A．发生弹性形变的物体都具有弹性势能B．只有弹簧在发生弹性形变时才具有弹性势能C．弹性势能可以与其他形式的能相互转化D．在弹性限度内，弹簧伸长时弹性势能增大，弹簧压缩时，弹性势能减小解析：选AC只要发生弹性形变的物体都具有弹性势能，A正确，B错误；弹性势能可以通过弹力做功与其他形式的能相互转化，C正确；在弹性限度内，弹簧无论伸长还是压缩，若形变量增加，弹力均做负功，弹性势能都增大，故D错误．2．如图所示，四幅摄影作品中所描述的体育运动，利用到器械弹性势能的是()解析：选C滑雪时是利用了人的重力势能减小，转化为人的动能，故A错误；掷标枪时是人给枪一定的初速度，从而在空中运行，属于动能和重力势能间的转化，故B错误；射箭时利用弓的弹性势能将箭射出，故C正确；推铅球时是人给球一定的初速度，再使球飞出的，故D错误．3．将弹簧拉力器用力拉开的过程中，弹簧的弹力和弹性势能的变化情况是()A．弹力变大，弹性势能变小B．弹力变小，弹性势能变大C．弹力和弹性势能都变小D．弹力和弹性势能都变大解析：选D由胡克定律表达式F＝kl可知，弹簧的弹力F变大；因弹簧形变量越大，弹簧弹性势能越大，故将弹簧拉力器用力拉开的过程中，弹簧的弹性势能Ep变大．故正确选项为D.要点二探究弹性势能的表达式1．弹力做功特点：随弹簧12____________的变化而变化，还因13____________的不同而不同．2．弹力做功与拉力做功的关系：拉力做的功14_______克服弹力做的功．3．“化变为恒”求拉力做的功：W总＝F1Δl1＋F2Δl2＋F3Δl3＋…＋FnΔln.形变量劲度系数等于4．“F­l”图象面积意义：表示15____________的值．5．确定弹性势能变化的技巧(1)重力做功量度重力势能的改变，重力做多少功，物体的重力势能就改变多少；弹力做功量度弹性势能的改变，弹力做多少功，物体的弹性势能就改变多少．(2)功是能量转化的量度，因此确定某一过程中某力做的功，是研究该过程能量转化的重要方法．力F做功6．计算弹簧弹力做功的两种方法(1)平均值法：当弹簧被拉长l时，弹簧的弹力大小为F＝kl，即弹簧的弹力大小与它的伸长量l成线性关系，该过程中弹簧的弹力大小的平均值F－＝kl2，故由W＝F－lcosα知弹力做功W＝－F－l＝－12kl2.(2)图象法：当弹簧被拉长l时，若题中已给出或者可以作出弹簧的弹力F与它的伸长量l之间的关系图象(即F­l图象)，则F­l图象与横坐标轴所围的面积在数值上就等于弹簧弹力做功的多少．如图所示，当弹簧的伸长量是Δl时，弹簧弹力做功W＝－12kΔl2.4．(多选)在探究弹簧的弹性势能的表达式时，下面猜想有一定道理的是()A．重力势能与物体被举起的高度h有关，所以弹性势能很可能与弹簧的长度有关B．重力势能与物体被举起的高度h有关，所以弹性势能很可能与弹簧被拉伸(或压缩)的长度有关C．重力势能与物体所受的重力mg大小有关，所以弹性势能很可能与弹簧的劲度系数有关D．重力势能与物体的质量有关，所以弹性势能很可能与弹簧的质量大小有关解析：选BC弹簧的弹性势能与弹簧的劲度系数和弹簧的形变量有关，与弹簧的长度、质量等因素无关．5．如图所示，水平弹簧劲度系数k＝500N/m，现用一外力推物块，使弹簧压缩10cm而静止．突然撤去外力F，物块被弹开，那么弹簧对物块做功为__________(弹簧与物块未连接)．解析：物块被弹开时，所受弹力逐渐减小，弹簧恢复原长时弹力为零，可作物块的受力F与位移x的关系图象，如图所示．则W＝12kx·x＝12×500×0.1×0.1J＝2.5J.答案：2.5J6．弹簧原长l0＝15cm，受拉力作用后弹簧逐渐伸长，当弹簧伸长到l1＝20cm时，作用在弹簧上的力为400N.(1)弹簧的劲度系数k为多少？(2)在该过程中弹力做了多少功？(3)弹簧的弹性势能变化了多少？解析：(1)k＝Fl＝4000.2－0.15N/m＝8000N/m.(2)由于F＝kl，作出F­l图象如图所示，求出图中画斜线部分面积，即为弹力做功的绝对值，由于在伸长过程中弹力F方向与位移方向相反，故弹力F在此过程中做负功．可得W＝－F2(l1－l0)＝－4002×0.05J＝－10J.(3)ΔEp＝－W＝10J，即弹性势能增大10J.答案：(1)8000N/m(2)－10J(3)增加了10J