《探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式》課件 新人教版必修2

1、高中物理新人教版必修２系列課件,7.5《探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式》,教學(xué)目標(biāo),知識(shí)與技能理解彈性勢(shì)能的概念及意義，學(xué)習(xí)計(jì)算變力做功的思想方法。過(guò)程與方法1、猜測(cè)彈性勢(shì)能的表達(dá)式與哪些因素有關(guān)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)預(yù)測(cè)的能力。2、體會(huì)計(jì)算拉力做功的方法，體會(huì)微分思想和積分思想在物理學(xué)上的應(yīng)用。情感、態(tài)度與價(jià)值觀通過(guò)對(duì)彈性勢(shì)能公式的探究過(guò)程和所用方法，培養(yǎng)學(xué)生探究知識(shí)的欲望和學(xué)習(xí)興趣，體味彈性勢(shì)能在生活中的意義、提高物理在生活中的應(yīng)用意識(shí)

2、?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】探究彈性勢(shì)能公式的過(guò)程和所用方法?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】推導(dǎo)拉伸彈簧時(shí)，用微分思想和積分思想求解拉力所做功的表達(dá)式。,5.5 探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式,一、彈性勢(shì)能的概念,二、探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式,三、彈簧彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系,一、彈性勢(shì)能,發(fā)生彈性形變的物體各部分之間由于彈力的相互作用而具有的勢(shì)能,,1、彈簧的長(zhǎng)度2、勁度系數(shù),1、彈性勢(shì)能的表達(dá)式可能與哪幾個(gè)物理量有關(guān)？（類比、猜想）,2、彈簧的彈性勢(shì)能與拉力所做

3、的功有什么關(guān)系？（類比、進(jìn)一步建構(gòu)功能關(guān)系思想）,二、探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式,,W外→E彈,3、怎樣計(jì)算拉力所做的功？,F為變力，如何求其做的功？,微元法,W1=F1ΔL1W2=F2ΔL2W3=F3ΔL3…W=W1+W2+W3+…= F1ΔL1+ F2ΔL2+ F3ΔL3+…,回憶：怎樣計(jì)算這個(gè)求和式？,聯(lián)想,拉力做功的計(jì)算方法,求變力做功的方法：,=,4、彈簧的彈性勢(shì)能的表達(dá)式,說(shuō)明：(1)一般規(guī)定彈簧在原長(zhǎng)時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)

4、能 為零(2)L為彈簧的伸長(zhǎng)量或壓縮量(3)L , EP具有相對(duì)性,EP =,三、彈簧彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系,1、彈簧彈力做正功，彈性勢(shì)能減少 彈簧彈力做負(fù)功，彈性勢(shì)能增加,2、表達(dá)式,,,1、我們的探究過(guò)程是怎樣的？,（1）提出問(wèn)題：彈簧的彈性勢(shì)能的表達(dá)式是怎樣的？（2）猜想:彈性勢(shì)能可能與哪些因素有關(guān)？（3）彈性勢(shì)能與做功有什么關(guān)系？（4）怎樣計(jì)算拉力的功？（5）得出探究結(jié)果,2、探究方

5、法,猜想與假設(shè).類比.遷移.微元.圖象.數(shù)學(xué)推理等,這些都是科學(xué)探究的一般研究方法,例1 關(guān)于彈性勢(shì)能，下列說(shuō)法中正確的是A. 任何發(fā)生彈性形變的物體，都具有彈性勢(shì)能B. 任何具有彈性勢(shì)能的物體一定發(fā)生了彈性形變C. 物體只要發(fā)生形變，就一定具有彈性勢(shì)能D. 彈簧的彈性勢(shì)能只跟彈簧被拉伸或壓縮的長(zhǎng)度有關(guān),提示:由彈性勢(shì)能的定義和相關(guān)因素進(jìn)行 判斷。,(AB),解析 :發(fā)生彈性形變的物體的各部分之間，由于彈力

6、作用而具有的勢(shì)能，叫做彈性勢(shì)能。所以，任何發(fā)生彈性形變的物體都具有彈性勢(shì)能，任何具有彈性勢(shì)能的物體一定發(fā)生了彈性形變。物體發(fā)生了形變，若是非彈性形變，無(wú)彈力作用，則物體就不具有彈性勢(shì)能。彈簧的彈性勢(shì)能除了跟彈簧被拉伸或壓縮的長(zhǎng)度有關(guān)外，還跟彈簧勁度系數(shù)的大小有關(guān)。正確選項(xiàng)為A、B。,點(diǎn)悟 : 發(fā)生形變的物體不一定具有彈性勢(shì)能，只有發(fā)生彈性形變的物體才具有彈性勢(shì)能。對(duì)此，必須有清醒的認(rèn)識(shí)。,例2 在本節(jié)課的探究活動(dòng)中，我們多次采用了類比

7、的研究方法，試舉例說(shuō)明。,提示 認(rèn)真閱讀課本，再給出解答。,解析 在本節(jié)課的探究活動(dòng)中，采用類比研究方法的地方主要有：① 研究彈性勢(shì)能的出發(fā)點(diǎn)，將重力勢(shì)能與彈性勢(shì)能類比。討論重力勢(shì)能從分析重力做功入手，討論彈性勢(shì)能則從分析彈力做功入手。② 彈性勢(shì)能表達(dá)式中相關(guān)物理量的猜測(cè)，將重力勢(shì)能與彈性勢(shì)能、重力與彈力類比。重力勢(shì)能與物體被舉起的高度有關(guān)，所以彈性勢(shì)能很可能與彈簧被拉伸的長(zhǎng)度有關(guān)。彈力與重力的變化規(guī)律不一樣

8、，彈性勢(shì)能與重力勢(shì)能的表達(dá)式很可能也不一樣。,③ 計(jì)算拉力所做的功，與計(jì)算勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移類比。計(jì)算勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移時(shí)，將位移分成很多小段，每一小段的速度可近似認(rèn)為相等，物體在整個(gè)過(guò)程中的位移等于各小段位移之和。計(jì)算拉力所做的功，可將彈簧的形變過(guò)程分成很多小段，每一小段的拉力可近似認(rèn)為是不變的，拉力在整個(gè)過(guò)程中的功等于各小段功之和。④ 計(jì)算各小段功的求和式，將由v— t圖象求位移與由F—l圖象求

9、功類比。v— t圖象下的相關(guān)面積表示位移， F—l圖象下的相關(guān)面積則表示功。點(diǎn)悟 類比，就是將同類型的事物或問(wèn)題進(jìn)行對(duì)比，從中找出規(guī)律性的東西。類比的方法，是物理學(xué)中一種重要的研究方法。,例4 彈簧原長(zhǎng)為l0，勁度系數(shù)為k。用力把它拉到伸長(zhǎng)量為l，拉力所做的功為W1；繼續(xù)拉彈簧，使彈簧在彈性限度內(nèi)再伸長(zhǎng)l，拉力在繼續(xù)拉伸的過(guò)程中所做的功為W2。試求W1與W2的比值。,提示 利用F—l圖象分析。,,解析 拉力F與

10、彈簧的伸長(zhǎng)量l成正比，故在F—l圖象中是一條傾斜直線，如圖5—33所示，直線下的相關(guān)面積表示功的大小。其中，線段OA下的三角形面積表示第一個(gè)過(guò)程中拉力所做的功W1，線段AB下的梯形面積表示第二個(gè)過(guò)程中拉力所做的功W2。顯然，兩塊面積之比為1︰3，即W1︰W2=1︰3。,,點(diǎn)悟 上述解法采用了教材探究彈性勢(shì)能表達(dá)式的研究方法，即應(yīng)用F—l圖象直觀地進(jìn)行分析。若記得彈性勢(shì)能的表達(dá)式，也可由彈性勢(shì)能的表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算。由于拉力做功增加了彈簧的

11、彈性勢(shì)能，故有,,,所以，W1與W2的比值,W1︰W2=,,,︰,︰,︰,︰,︰,=1︰3。,-,例5 如圖5—34所示，勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與物塊拴接，物塊放在光滑水平面上?，F(xiàn)用外力緩慢拉動(dòng)物塊，若外力所做的功為W，則物塊移動(dòng)了多大的距離？

12、 F,提示 外力所做的功等于彈簧彈性勢(shì)能的增加。,解析 若以Ep表示彈簧最終的彈性勢(shì)能，則外力所做 的功,所以，彈簧的伸長(zhǎng)量亦即物塊移動(dòng)的距離。,點(diǎn)悟 教材附注指出：