教案-全国-2019_2019-2020学年高中物理 第7章 5 探究弹性势能的表达式教案 新人教版必修2.doc

-8-5．探究弹性势能的表达式[学习目标]1.知道探究弹性势能表达式的思路．2.理解弹性势能的概念，会分析决定弹性势能大小的相关因素．(重点)3.理解探究过程中猜想、分析和转化的方法．(重点)4.掌握求弹力做功时化变力为恒力的思想方法．(重点、难点)一、弹性势能1．弹性势能的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．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势能，重力势能大小与物体的质量和高度有关，弹簧弹力与其形变量和劲度系数有关．(2)猜想结论弹性势能与弹簧的形变量l和劲度系数k有关，在弹簧的形变量l相同时，弹簧的劲度系数k越大，弹簧的弹性势能越大．在弹簧劲度系数k相同时，弹簧形变量越大，弹簧弹性势能越大．二、探究弹性势能的表达式1．弹力功特点：随弹簧形变量的变化而变化，还因劲度系数的不同而不同．2．弹力功与拉力功的关系：拉力功等于克服弹力做的功．3．“化变为恒”求拉力功：W总＝F1Δl1＋F2Δl2＋F3Δl3＋…＋FnΔln.4．“F­l”图象面积意义：表示力F做功的值．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)只要弹簧的形变量相同，弹性势能就相同．(×)(2)不同弹簧发生相同的形变量时弹力做功相同．(×)(3)同一弹簧发生不同的形变量时弹力做功不同．(√)(4)弹簧弹力做正功时，弹簧弹性势能增加．(×)2．(多选)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ABC[由弹性势能的表达式Ep＝eq\f(1,2)kl2可知，弹性势能Ep与弹簧拉伸(或压缩)的长度有关，在弹性限度内，l越大，Ep越大，A、C选项正确．Ep的大小还与k有关，B选项正确．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，D选项错误．]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．弹性势能是弹簧和使它发生形变的物体所共有的C[弹簧的弹性势能的大小，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，它的弹性势能应该减小，当它变短时，弹性势能应该增大，在原长处它的弹性势能最小，A、B错误；形变量相同时，k越大的弹簧，弹性势能越大，C正确；弹性势能属于弹簧，D错误．]4.如图所示，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D[将弹簧拉力器用力拉开的过程中，弹簧的伸长量变大，弹簧的弹力变大，弹性势能变大．故A、B、C错误，D正确．]弹性势能的理解1．弹性势能的产生原因eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(1物体发生了弹性形变,2各部分间的弹力作用))2．弹性势能的影响因素eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(1弹簧的形变量x,2弹簧的劲度系数k))3．弹性势能与弹力做功的关系如图所示，O为弹簧的原长处．(1)弹力做负功时：如物体由O向A运动(压缩)或者由O向A′运动(伸长)时，弹性势能增大，其他形式的能转化为弹性势能.(2)弹力做正功时：如物体由A向O运动，或者由A′向O运动时，弹性势能减小，弹性势能转化为其他形式的能．(3)弹力做功与弹性势能变化的关系为W弹＝－ΔEp.4．弹性势能表达式(1)弹簧弹力随形变量x的变化图线及围成面积的意义类比v­t图象的面积表示位移，F­x图象与x轴所围的面积表示弹力的功，如图所示．所以当弹簧的形变量为x时，弹力做功W弹＝－eq\f(1,2)kx·x＝－eq\f(1,2)kx2.(2)弹性势能的大小：Ep＝－W弹＝eq\f(1,2)kx2.【例1】如图所示，在水平地面上竖直放置一轻质弹簧，弹簧上端与一个质量为2.0kg的木块相连．若在木块上再作用一个竖直向下的变力F，使木块缓慢向下移动0.1m，力F做功2.5J时，木块再次处于平衡状态，此时力F的大小为50N．(取g＝10m/s2)求：(1)弹簧的劲度系数；(2)在木块下移0.1m的过程中弹性势能的增加量．思路点拨：①根据平衡条件可以求出木块初始平衡状态和加力F后平衡状态时弹簧的压缩量．②木块缓慢下移的距离为弹簧压缩量的变化量．③弹簧弹性势能的增加量等于木块下移时克服弹力所做的功．[解析](1)设木块开始静止时，弹簧的压缩