高中物理《探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式》課件4(新人教必修2)

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歡迎進(jìn)入物理課堂 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 F1 L1W2 F2 L2W3 F3 L3 W W1 W2 W3 F1 L1 F2 L2 F3 L3 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 說明 1 一般規(guī)定彈簧在原長(zhǎng)時(shí) 彈簧的彈性勢(shì)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?gòu)椈蓮椓ψ鲐?fù)功 彈性勢(shì)能增加 2 表達(dá)式 1 我們的探究過程是怎樣的 1 提出問題 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的研究方法 試舉例說明 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 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 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 彈性勢(shì)能與重力勢(shì)能的表達(dá)式很可能也不一樣 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)過程中的功等于各小段功之和 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 現(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 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 學(xué)習(xí)這節(jié)時(shí) 要著重體會(huì)探究的過程和所用的方法 不要求掌握探究的結(jié)論 更不要求用彈性勢(shì)能的表達(dá)式解題 這里涉及彈性勢(shì)能表達(dá)式的應(yīng)用問題 只是作為 發(fā)展級(jí) 要求提出的 僅供學(xué)有余力的同學(xué)參考 謝謝指導(dǎo) 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全