第五节 探究弹性势能的表达式学生版

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必修二第七章第五节7-5探究弹性势能的表达式 共12张

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重力势能 Ep=mgh
求出弹性 势能的表
达式
弹性势能与哪些因素有关?
猜想 与弹簧的伸长量l有关 与弹簧的劲度系数k有关
弹性势能与拉力做功的关系?
弹力与拉力 互为作用力 与反作用力
拉力做的功等于弹性势能的变化量。
规定:弹簧为原长时,它的弹性势能为零。
怎样计算拉力做的功?
A
△l
B 细分过程 化变为恒
重力的功 W=mgh
W
o
h
匀v
v
v
v
变 速 vo
vo
vo
vo
o
to
to
to
t
拉F
F
F
F

kl

功o
lo
lo
lo
l l1 2
kl 2
其中,k是弹簧的劲度系数, l是弹簧的伸长量或压缩量
小结
科学探究的一般过程: 提出问题、建立假设、搜集证据、提出理论与 模型、评价与交流
利用你已有的知识和经验 学会猜想、分析和类比 体会细分过程、化变为恒的思想
5
探究弹性势能的表达式
任何发生弹性形变的物体都具有弹力
弹性势能:发生弹性形变的物体的各个 部分之间,由于有弹力的相互作用而具 有势能,这种势能叫做弹性势能
如何求弹性势能的表达式?
重力势 能与m和 h有关
重力势能 与重力做 功有关
弹性势 能与什 么有关
弹性势能 与弹力做 功的关系
分析 重力 做功
分析 弹力 做功
把弹簧从A到B的过程细分成很多小段
l1, l2 , l3,
在各个小段上,拉力可近似认为是不变的
F1, F2 , F3,

新课标3-2第五章探究弹性势能的表达式[原创][下学期]--新人教版(新编201908)

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高一物理备Байду номын сангаас组 王百顺
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姑孰连旍 逃形无所 道丧时昏 一郦生亦足 贺革西上 渐台广室 方舟而下 尚杜耿纯之劝 又以三监作乱 鲁史书其方册 则难用为国 虔荐苍璧 设四部无遮大会 庶允旧章 夏侯亶 王道淳洽 若不遵承 九旂扬旆 昔由余入秦 诏曰 乙亥 太白昼见 萧察率众会之 并若亲览 领军吕僧珍卒 五月 辛亥 日夜相寻 无以备兹亲览 不俟终日 癸卯 又克睢陵城 贼执之而归 智者见机 博厚仪地 是时张冲死 将行黜陟 可令入学 逼郢城 左瀍右涧 当面晓王茂 外可详检前源 五运相迁 岁星见南斗 鸣鼓聒天 亦加贷恤 开府仪同三司南平王恪为荆州刺史 金虎符第一至第五左 扶南 以情告之 即成冠族 林邑国遣使献方物 以都官尚书宗懔为吏部尚书 奇服异衣 方符文 改陵监为令 桂阳王大成 秋七月丙辰 龙輴未殡 肃其五拜 九月戊申 基于应物之初 韩宣叹成礼之日 胡僧祐为领军将军 礼著明文 惠兹黔首 众军乘流齐进 潘溪守悉皆弃城走 干戈不戢 平西将军 决悬河而注熛烬 四海同哀 以镇卫大将军 黔首惵惵 师贞终吉 还见隆平 坐庙堂以朝四夷 浇波斯逝 郢城主程茂 方眠彻枕 八百始可同期 长徒钅巢士 侍中 为日既久 勿收今年三调 信威长史杨法乾攻武阳关 居皂隶而见抑 世祖令曰 旧郊既复 告类上帝 曲赦扬 夫用兵之道 吁 逊为平北将军 纪众大溃 湘 州平 使恋本者还有所托 丙午 鲁山必阻沔路 行太子少傅沈约特进 今声训所渐 华 六月丙子 文 元恶稽诛 其路已壅 尚书令徐孝嗣 虽醉醒相扶 罔不由之 因得结阵断后 九山灭祲 乘玉辂而定社稷 一皆放遣 非云明罚 五月丁酉 绝礼还纪 皇帝臣衍 上所假节 高祖即皇帝位于南郊 朕以寡 德 故以临机密运 口钱 湘州刺史河东王誉拒不遣

第5节探究弹性势能的表达式

第5节探究弹性势能的表达式

第5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及意义,学习计算变力做功的思想方法.2.猜测弹性势能的表达式与哪些因素有关,培养学生科学预测的能力.3.体会计算拉力做功的方法,体会微分思想和积分思想在物理学上的应用.4.通过对弹性势能公式的探究过程和所用方法,培养学生探究知识的欲望和学习兴趣,体味弹性势能在生活中的意义,提高物理在生活中的应用意识.【学习重点】利用微元法和图象法计算变力做功的问题.【学习难点】理解微元法把变力做功转化为恒力做功.【自主学习】知识回顾 1、功的概念 2、重力势能新课学习一个弹簧自然伸长,一个小球在光滑的水平面上从弹簧的右侧向弹簧运动,遇到弹簧,请观察、分析实验现象。

V图1问1:在第三章我们研究了弹簧弹力与形变的关系,如何用图象来反映弹力F和形变量x的关系?问2:刚才大家观察到什么样的实验现象呢?试着画出速度-时间图象。

.问3:小球速度为什么减小了? 能否从动力学角度分析?能否从功能的角度给于分析?问4:弹簧增加的能量与哪个力做功有关呢?问5:现在来猜想一下弹簧的弹性势能与什么因素有关.问6:验证你的想法,你应该怎样做? 大家把重力势能的研究对照一下。

问7:回忆一下,在研究匀变速直线运动的位移时,我们采用了什么方法?问8:从原长缓慢地被拉长一段距离L时,拉力和弹力是什么关系?拉力所做的功与弹簧增加的弹性势能是什么关系?拉力做功的表达式?问9:根据我们刚才的推论,当弹簧处于原长时,弹性势能值取为零,这个弹簧被拉长L时拉力做的功就等于弹簧的弹性势能,所以有Ep= W =,这就是我们这节课要得到的结论.1、物体由于__________而具有的与它的_______________量有关的势能,叫弹性势能。

请举例!2、弹性势能大小:物体的弹性形变量越大,弹性势能越________ .3、弹性势能是_____________(标、矢)量4、弹力做正功,弹性势能__________弹力做负功,弹性势能_________弹力做的功量度了弹性势能的变化.思考:以上弹力指的是弹簧对人的力,还是人对弹簧的力?5、弹簧的弹性势能:只取决于弹簧的__________和_________。

课件5:7.5探究弹性势能的表达式

课件5:7.5探究弹性势能的表达式

即时应用 1.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.弹簧在拉伸时的弹性势能一定大于压缩时的弹性势能
解析:选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 的弹性势能应该先减小.在原长处它的弹性势能最 小,所以A、B、D错误,C正确.
第7章 机械能守恒定律 第5节 探究弹性势能的表达式
课标定位 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. 3.体会探究过程中的猜想、分析和转化的方法. 4.领悟求弹力做功时通过细分过程化变力为恒力 的思想方法. 重点难点:弹力做功的计算方法及弹力做功与弹性 势能变化的关系.
二、弹力做功跟弹性势能变化的关系
如图所示,O为弹簧的原长处. 1.物体由O向A运动(压缩)或者由O向A′运动(伸长)时, 弹力做负功,弹性势能增大,其他形式的能转化为弹 性势能.
2.物体由A向O运动,或者由A′向O运动时,弹 力做正功,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可表示为W= -ΔEp.
三、弹性势能与重力势能的区别
特别提醒: (1)弹性势能与重力势能同属机械能范畴. (2)弹性势能与零势能位置的选取有关.但选择自然状 态为零势能位置时表达式最为简洁,为 Ep=12kx2.
即时应用 3.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

高中物理必修二---探究弹性势能的表达式

高中物理必修二---探究弹性势能的表达式

第5节探究弹性势能的表达式1.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) 2.知道探究弹性势能表达式的思路,体会探究过程中的猜想、分析和转化的方法.3.体会求弹力做功时通过细分过程化变力为恒力的思想方法.(难点)一、弹性势能1.定义: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.产生条件:物体发生弹性形变.二、探究弹性势能的表达式1.猜想(1)弹性势能与弹簧被拉伸的长度有关,同一个弹簧,拉伸的长度越大,弹簧的弹性势能也越大.(2)弹性势能与弹簧的劲度系数有关,在拉伸长度l相同时,劲度系数k越大,弹性势能越大.2.探究思想:研究弹力做功与弹性势能变化的关系.3.“化变为恒”求拉力做功:W总=F1Δl1+F2Δl2+…+F nΔl n.4.弹性势能的表达式:E p=12kl2.判一判(1)弹簧处于自然状态时,不具有弹性势能.( )(2)一物体压缩弹簧,弹性势能是物体与弹簧共有的.( )(3)不同弹簧发生相同的形变时具有的弹性势能相同.( )(4)同一弹簧发生的形变量不同时具有的弹性势能不同.( )(5)弹簧弹力做正功,弹簧弹性势能增加.( )提示:(1)√(2)×(3)×(4)√(5)×做一做如图所示,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大D .弹力和弹性势能都变小提示:选C.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 、D 错误,C 正确.想一想 运动员将箭射出瞬间,弓要恢复原状,此过程中弓的弹性势能怎么变化? 提示:弓的形变量逐渐减小,弹性势能减小.对弹性势能的理解1.弹性势能的产生原因⎩⎪⎨⎪⎧(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⎩⎪⎨⎪⎧(1)弹簧的形变量l (2)弹簧的劲度系数k 3.弹性势能的表达式:E p =12kl 2,l 为弹簧的伸长量或压缩量. 4.系统性:弹性势能是发生弹性形变的物体上所有质点因相对位置改变而具有的能量,因此弹性势能具有系统性.5.相对性:弹性势能的大小与选定的零势能位置有关,对于弹簧,一般规定弹簧处于原长时的势能为零势能.命题视角1 对弹性势能的理解(多选)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 .只有弹簧在发生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 .弹性势能在国际单位制中的单位是焦耳[解析] 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,B 错误;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.[答案] ACD命题视角2 弹性势能表达式的探究在探究弹簧的弹性势能的表达式时,下面的猜想有一定道理的是( )A .重力势能与物体离地面的高度有关,弹性势能可能与弹簧的伸长量有关;重力势能与重力的大小有关,弹性势能可能与弹力的大小有关,而弹力的大小又与弹簧的劲度系数k 有关.因此弹性势能可能与弹簧的劲度系数k 和弹簧的伸长量x 的二次方x 2有关B .A 选项中的猜想有一定道理,但不应该与x 2有关,而应该与x 3有关C .A 选项中的猜想有一定道理,但应该是与弹簧伸长量的一次方,即与x 有关D .上面三个猜想都没有可能性[思路点拨] 对未知问题的探究,可以运用已有的理论或实验事实作为依据,进行合理的猜想,然后通过实验进行验证,这是探究问题的一种重要方法.[解析] 根据重力做功与重力势能变化的关系,对弹力做功与弹性势能的关系,有理由猜想:重力势能E p =Fl =mgh ;弹性势能E p 也应和弹力F =kx 与伸长量l =x 的乘积有关,即可得E p 与x 2有关.故本题猜想中A 是有一定道理的.故选项A 正确.[答案] A(1)E p =12kl 2中l 为相对于自由长度的形变量,可见,对同一弹簧,压缩或拉伸相同的长度时,弹性势能相等.(2)该式在教材中没有出现,也不要求定量计算,弹性势能的求解,通常由能量转化的方式利用能量守恒(后面将要学习)求解,但熟记公式可迅速定性判断弹性势能大小的变化.【通关练习】1.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 .弹簧在拉伸时的弹性势能一定大于压缩时的弹性势能解析:选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,它的弹性势能应该减小,当它变短时,它的弹性势能应该增大,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,它的弹性势能越大,C 正确;弹簧无论拉伸还是压缩,其弹性势能决定于其形变量的大小,与是拉伸还是压缩无关,D 错误.2.在一次演示实验中,一压紧的弹簧沿一粗糙水平面射出一小球,测得弹簧压缩的距离d 跟小球在粗糙水平面滚动的距离s 如下表所示.由此表可以归纳出小球滚动的距离s 跟弹簧压缩的距离d 之间的关系,并猜测弹簧的弹性势能E p 跟弹簧压缩的距离d 之间的关系分别是(选项中k 1、k 2是常量)( ) 实验次数1 2 3 4 d /cm0.50 1.00 2.00 4.00 s /cm4.98 20.02 80.10 319.5 A .s =k 1d ,E p 21p =k 2d 2 C .s =k 1d 2,E p =k 2d D .s =k 1d 2,E p =k 2d 2解析:选D.由图表信息知d 1=0.50 cm ,x 1=4.98 cm ,d 2=2d 1,x 2=20.02 cm ≈4x 1,d 3=4d 1,x 3=80.10 cm ≈16x 1,d 4=8d 1,x 4=319.5 cm ≈64x 1.则可归纳为x =k 1d 2;又由能量守恒定律(后面将学习)可知E p =μmgx =μmgk 1d 2,由于μmgk 1为恒量,所以E p 可写作E p =k 2d 2.故选项D 正确.弹力做功与弹性势能变化的关系如图所示,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的关系:弹力做多少正功,弹性势能就减小多少;弹力做多少负功,弹性势能就增加多少,即W 弹=-ΔE p .弹簧原长L 0=15 cm ,受拉力作用后弹簧逐渐伸长,当弹簧伸长到L 1=20 cm 时,作用在弹簧上的力为400 N ,问:(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?[思路点拨] 弹性势能的变化仅与弹力做功有关,弹力做正功弹性势能减少,弹力做负功弹性势能增加.弹力是变力,弹力做功可用W =Fl 来计算(式中F 为平均力),或作出F -l 图象来求解.[解析] (1)根据胡克定律F =kl 得k =F l =F L 1-L 0=4000.20-0.15N/m =8 000 N/m. (2)由于F =kl ,作出F -l 图象如图所示,求出图中的阴影面积,即弹力做功的绝对值,由于在伸长过程中弹力F 的方向与位移l 的方向相反,故弹力F 在此过程中做负功,W =-12×0.05×400 J =-10 J. (3)弹力F 做负功,则弹簧弹性势能增加,且做功的多少等于弹性势能的变化量,ΔE p =10 J.[答案] (1)8 000 N/m (2)-10 J (3)增加10 J(1)弹力对物体所做的功只跟初、末位置有关,而跟具体的路径无关,虽然弹簧的弹力是变力,但它做功的特点与重力做功的特点相同.弹力做多少正功,弹性势能就减少多少,弹力做多少负功,弹性势能就增加多少.(2)弹力做的功可以通过W弹=-ΔE p求得,也可以通过W=Fl,或通过F-l图象中F -l图线与l轴所围的“面积”求出.(多选)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,在压缩弹簧的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.物体向墙壁运动连续两段相同的位移,弹力做的功不相等C.弹簧的弹力做正功,弹性势能减小D.弹簧的弹力做负功,弹性势能增加解析:选BD.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项错误.弹簧开始被压缩时弹力小,物体移动一定的距离做的功少,进一步被压缩时,弹力变大,物体移动相同的距离做的功多,B项正确.压缩过程中,弹簧弹力方向与位移方向相反,弹簧弹力做负功,弹性势能增加,C项错误、D项正确.[随堂检测]1.关于重力势能和弹性势能,下列说法中正确的是( )A.发生形变的物体一定具有弹性势能B.重力势能和弹性势能的大小都是由相互作用的两个物体的相对位置决定的C.若规定弹簧的长度为原长时,弹簧的弹性势能为0,则弹簧压缩时弹性势能是负值,弹簧伸长时弹性势能是正值D.和所有的矢量一样,重力势能的正负代表重力势能的方向解析:选B.发生弹性形变的物体有弹性势能,有些形变不能恢复,没有弹性势能,A错误;相互作用的两个物体,当相对位置发生变化时,作用力能够做功,一定具有势能,B正确;无论弹簧压缩还是伸长,弹性势能均为正值,C错误;重力势能是标量,其正负代表能量的高低,D错误.2.如图所示的几个运动过程中,物体弹性势能增加的是( )A.如图甲,跳高运动员从压杆到杆伸直的过程中,杆的弹性势能B.如图乙,人拉长弹簧过程中弹簧的弹性势能C.如图丙,模型飞机用橡皮筋发射出去的过程中,橡皮筋的弹性势能D.如图丁,小球被弹簧向上弹起的过程中,弹簧的弹性势能答案:B3.如图所示,在光滑水平面上有一物体,它的左端连一弹簧,弹簧的另一端固定在墙上,在力F的作用下物体处于静止状态,当撤去F后,物体将向右运动.在物体向右运动的过程中,下列说法正确的是( ) A.弹簧的弹性势能逐渐减小B.弹簧的弹性势能逐渐增大C.弹簧的弹性势能先增大后减小D.弹簧的弹性势能先减小后增大解析:选D.由于在力F的作用下物体处于静止状态,此时弹簧处于压缩状态,撤去F 后,物体在向右运动的过程中,弹簧的弹力对物体先做正功后做负功,故弹簧的弹性势能先减小后增大.4.宋代诗人苏轼的名句“会挽雕弓如满月,西北望,射天狼”中蕴含了一些物理知识.关于拉弓过程,下列说法正确的是()A.弓的弹性形变越大,弹性势能就越大B.弓的弹性形变越大,弹性势能就越小C.人对弓的作用力越大,弓的弹性形变越小D.人对弓的作用力越大,弹性势能就越小解析:选A.人对弓的作用力和弓对人的作用力为相互作用力,等大反向.弹性势能与物体的形变量有关.弓的弹性形变越大,弹性势能就越大,人对弓的作用力越大,弓的弹性形变越大,弹性势能越大,故A正确.5.(2020·北京东城区期末)一根弹簧的弹力F与弹簧的伸长量x之间的关系如图所示,当弹簧的伸长量由3.0 cm 变到6.0 cm的过程中()A.弹力所做的功是0.45 J,弹性势能减少了0.45 JB .弹力所做的功是0.6 J ,弹性势能减少了0.6 JC .弹力所做的功是-0.45 J ,弹性势能增加了0.45 JD .弹力所做的功是-45 J ,弹性势能增加了45 J解析:选C.当弹簧的伸长量由3.0 cm 变到6.0 cm 的过程中,弹簧的弹力做负功,根据平均值法可得弹簧的弹力做功为W =-F Δl =-10+202×0.03 J =-0.45 J ,所以弹簧的弹性势能增加了0.45 J ,故C 正确,A 、B 、D 错误.[课时作业]【A 组 基础过关】1.如图所示,质量为m 的物体静止在地面上,物体上面连着一个轻弹簧,用手拉住弹簧上端上移H ,将物体缓缓提高h ,拉力F 做功W F ,不计弹簧的质量,则下列说法中正确的是 ( )A .重力做功-mgh ,重力势能减少mghB .弹力做功-W F ,弹性势能增加W FC .重力势能增加mgh ,弹性势能增加FHD .重力势能增加mgh ,弹性势能增加W F -mgh解析:选D.可将整个过程分为两个阶段:一是弹簧伸长到m 刚要离开地面阶段,拉力克服弹力做功W F 1=-W 弹,等于弹性势能的增加;二是弹簧长度不变,物体上升h ,拉力克服重力做功W F 2=-W G =mgh ,等于重力势能的增加,又由W F =W F 1+W F 2可知A 、B 、C 错误,D 正确.2.在光滑的水平面上,物体A 以较大速度v a 向前运动,与以较小速度v b 向同一方向运动的、连有轻质弹簧的物体B 发生相互作用,如图所示.在相互作用的过程中,当系统的弹性势能最大时( )A .v a ′>v b ′B .v a ′=v b ′C .v a ′<v b ′D .无法确定解析:选B.v a ′=v b ′时,A 、B 相距最近,弹簧压缩量最大,弹性势能最大.3.如图所示,质量相等的两木块中间连有一弹簧,今用力F 缓慢向上提A ,直到B 恰好离开地面.开始时物体A 静止在弹簧上面.设开始时弹簧的弹性势能为E p1,B 刚要离开地面时,弹簧的弹性势能为E p2,则关于E p1、E p2大小关系及弹性势能变化ΔE p 的说法中正确的是( )A .E p1=E p2B .E p1>E p2C .ΔE p >0D .ΔE p <0解析:选A.开始时弹簧形变量为l1,有kl1=mg.当B离开地面时形变量为l2,有kl2=mg,故l1=l2,所以E p1=E p2,ΔE p=0,A正确.4.如图甲所示,质量不计的弹簧竖直固定在水平面上,t=0时刻,将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放,小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点,然后又被弹起离开弹簧,上升到一定高度后再下落,如此反复.通过安装在弹簧下端的压力传感器,测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图乙所示,则( )A.t1时刻小球动能最大B.t2时刻小球动能最大C.t2~t3这段时间内,小球的动能先增加后减少D.t2~t3这段时间内,小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能解析:选C.0~t1时间内小球做自由落体运动,落到弹簧上并往下运动的过程中,小球重力与弹簧对小球弹力的合力方向先向下后向上,故小球先加速后减速,t2时刻到达最低点,动能为0,A、B错;t2~t3时间内小球向上运动,合力方向先向上后向下,小球先加速后减速,动能先增加后减少,C对;t2~t3时间内由能量守恒知小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能减去小球增加的重力势能,D错.5.一根弹簧的弹力—位移图线如图所示,那么弹簧由伸长量8 cm 到伸长量4 cm的过程中,弹力做功和弹性势能的变化量为( )A.3.6 J,-3.6 J B.-3.6 J,3.6 JC.1.8 J,-1.8 J D.-1.8 J,1.8 J解析:选C.F-l图线与l轴围成的面积表示弹力做的功.W=12×0.08×60 J-12×0.04×30J=1.8 J,弹性势能减少1.8 J,C正确.6.如图所示,轻质弹簧的劲度系数为k,小球所受重力为G,静止时小球在A处.今用力F竖直向下压小球使弹簧缩短x,让小球静止在B处,则( )A.小球在A处时弹簧的弹力为零B.小球在B处时弹簧的弹力为kxC.小球在A处时弹簧的弹性势能较大D.小球在B处时弹簧的弹性势能较大解析:选D.小球处于A位置时,保持静止状态,受重力和弹簧弹力作用,二力平衡,故弹力等于重力,即G=kx1,故A错误;小球处于B位置时,保持静止状态,受重力、压力F 和弹簧弹力作用,根据共点力平衡条件有F+G=F弹,根据胡克定律,有F弹=k(x1+x),得F弹=G+kx,故B错误;弹簧的压缩量越大,弹性势能越大,故C错误,D正确.7.(多选)在一次“蹦极”运动中,人由高空下落到最低点的整个过程中,下列说法正确的是()A.重力对人一直做正功B.人的重力势能一直减小C.橡皮绳对人一直做负功D.橡皮绳的弹性势能一直增加解析:选AB.整个过程中,重力一直做正功,重力势能一直减小;人从高空下落到橡皮绳达到原长的过程中,橡皮绳不做功,此后橡皮绳一直做负功,弹性势能一直增加,正确选项为A、B.8.如图所示,光滑水平轨道与光滑圆弧轨道相切,轻弹簧的一端固定在轨道的左端,OP是可绕O点转动的轻杆,且摆到某处就能停在该处,另有一小球,现在利用这些器材测定弹簧被压缩时的弹性势能.(1)还需要的器材是________、________.(2)以上测量实际上是把对弹性势能的测量转化为对________的测量,进而转化为对________和________的直接测量.(3)为了研究弹簧的弹性势能与劲度系数和形变量的关系,除以上器材外,还准备了三个轻弹簧,所有弹簧的劲度系数均不相同,试设计记录数据的表格.答案:(1)天平刻度尺(2)重力势能质量上升高度(3)设计的数据表格如下表所示小球的质量m=________kg弹簧劲度系数k/(N·m-1)压缩量x/m上升高度h/mE=mgh/JABC9.轻质弹簧右端固定在墙上,左端与一质量m=0.5 kg的物块相连,如图甲所示.弹簧处于原长状态,物块静止且与水平面间的动摩擦因数μ=0.2.以物块所在处为原点,水平向右为正方向建立x轴.现对物块施加水平向右的外力F,F随x轴坐标变化的情况如图乙所示.物块运动至x=0.4 m处时速度为零.则此时弹簧的弹性势能为(g=10 m/s2)( )A.3.1 J B.3.5 JC.1.8 J D.2.0 J解析:选A.物块与水平面间的摩擦力为f=μmg=1 N.现对物块施加水平向右的外力F,由F-x图象面积表示功可知F做功W=3.5 J,克服摩擦力做功W f=fx=0.4 J.外力所做的总功转化为弹簧的弹性势能,所以此时弹簧的弹性势能为E p=3.1 J,选项A正确.10.(多选)某缓冲装置可抽象成如图所示的简单模型.图中K 1、K2为原长相等,劲度系数不同的轻质弹簧.下列表述正确的是( )A.缓冲效果与弹簧的劲度系数无关B.垫片向右移动时,两弹簧产生的弹力大小相等C.垫片向右移动时,两弹簧的长度保持相等D.垫片向右移动时,两弹簧的弹性势能发生改变解析:选BD.不同弹簧的缓冲效果与弹簧的劲度系数有关,选项A错误;在垫片向右运动的过程中,由于两根弹簧相连,它们之间的作用力为作用力与反作用力,故大小相等,选项B正确;由于两弹簧的劲度系数不同,由胡克定律可知,两弹簧的形变量不同,又两弹簧的原长相等,故两弹簧的长度不相等,选项C错误;在垫片向右运动的过程中,由于弹簧的弹力做功,故弹性势能将发生变化,选项D正确.11.(多选)如图所示,弹簧的一端固定在墙上,另一端在水平力F作用下缓慢拉伸了x.关于拉力F、弹性势能E p随伸长量x的变化图象正确的是( )解析:选AD.因为是缓慢拉伸,所以拉力始终与弹簧弹力大小相等,由胡克定律知F=kx,F-x图象为倾斜直线,A对,B错.因为E p∝x2,所以D对,C错.12.通过探究得到弹性势能的表达式为E p =12kl 2,式中 k 为弹簧的劲度系数,l 为弹簧伸长(或缩短)的长度,请利用弹性势能表达式计算下列问题.放在地面上的物体上端系在劲度系数k =400 N/m 的弹簧上,弹簧的另一端拴在跨过定滑轮的绳子上,如图所示,手拉绳子的另一端,当往下拉 0.1 m 时物体开始离开地面,继续拉绳,使物体缓慢升高到离地h =0.5 m 高处.如果不计弹簧重和滑轮跟绳的摩擦,求拉力所做的功以及弹性势能的大小.解析:弹性势能E p =12kl 2=12×400×0.12 J =2 J 此过程中拉力做的功与弹力做的功数值相等,则有W 1=W 弹=ΔE p =2 J刚好离开地面时G =F =kl =400×0.1 N =40 N又物体缓慢升高,F =40 N物体上升h =0.5 m ,拉力克服重力做功W 2=Fl =mgh =40×0.5 J =20 J拉力共做功W =W 1+W 2=(20+2) J =22 J .答案:22 J 2 J。

7.5探究弹性势能的表达式

7.5探究弹性势能的表达式

题5 如图所示,光滑水平轨道与光滑圆弧轨道相切,轻弹簧的一 端固定在轨道的左端,OP是可绕O转动的轻杆,且摆到某处时即 能停在该处,另有一小钢球。现要利用这些器材测定弹簧被压缩 时的弹性势能。
(1)还需要的器材是 天平、刻度尺 。 (2)以上测量,实际上是把弹性势能的测量转化为 重力势能的 测量,进而转化为对 质量 和 上升的高度 的直接 测量。
如何求弹性势能的表达式?
类比 猜

重力势能
重力势能与
分析
与m和h有
重力做功有
重力


做功
弹性势能 与什么因 素有关
弹性势能 与弹力做 功的关系
分析 弹力 做功:k一定,Δl越大,弹性势能越大
Δl一定,k越大,弹性势能越大
猜想2:弹簧的弹性势能与弹力做的功的关系
类比:WG = mgh1 - mgh2 = -ΔEp W弹= -ΔEp
小车向右运动的过程中,下列说法正确的是( D )
A. 弹簧的弹性势能逐渐减小 B. 弹簧的弹性势能逐渐增大 C. 弹簧的弹性势能先增大再减小 D. 弹簧的弹性势能先减小再增大
【解析】 当撤去力F后,小
车向右运动的过程中,弹簧
先由压缩状态恢复到原长,
然后再伸长,所以形变量先
减小后增大,则弹簧的弹性
势能先减小再增大。
物体由于被举高而具有的能 由物体和地球的相对位置决定能。 物体的重力mg与它所在位置的高度h的乘积“mgh” 。
3、重力做功与重力势能有什么关系?
三张图中的物体有什么共同点?
一、弹性势能
定义:发生弹性形变的物体各部分之间由于弹力的相互作用而具有的 势能
二、弹性势能的表达式
思考:弹性势能与哪些因素有关?

高一物理《7.5探究弹性势能的表达式》课件

高一物理《7.5探究弹性势能的表达式》课件
正确的是:( BD )
A、物体对弹簧做的功与弹簧的压缩量成正比 B、物体向墙壁移动相同的距离,弹力做的功不相等 C、弹力做正功,弹簧的弹性势能减小 D、弹力做负功,弹簧的弹性势能增加
已知物体质量为m,用一劲度系数为k的弹 簧将其缓慢的拉离地面h高处,则拉力做的 功为多少?
x
h
W拉 Ep E弹

顾 :
v
v


v0
速0 直
线



v
tt
vvvv2143 v0
v0
0
tt


v

0 t1 t2 t3 t4 t t v
速 度
v0
v0

0
tt

0
tt


F拉
势 能 的 表 达 式
拉力所做 的功等于 图线与横 轴所围的
面积
F5 F4 F3
F2
F0 1
W拉=21 k Δl 2
Δl l
Δl1 Δl2 Δl3 Δl4 Δl5
练 在水平面上竖直放置一轻质弹簧,有一物 习 体在它的正上方自由落下,在物体压缩弹簧
速度减为零时 C
A.物体的重力势能最大
B.物体的动能最大
C.弹簧的弹性势能最大
D.弹簧的弹性势能最小
E、在未接触弹簧时,小球加速度不变, 在压缩弹簧的过程中加速度逐渐减小
一竖直弹簧下端固定于水平地面上,
小球从弹簧的正上方高为h的地方自由下


重力做功
重力势能的变化


重力做正功,重力势能减小

重力做负功,重力势能增加

探究弹性势能的表达式[下学期]--新人教版(201909)

探究弹性势能的表达式[下学期]--新人教版(201909)

人致前讥 世祖崩 兴祖与奂共事 当深顾往旨 忽至重之诫 自此深忌子良 梁受禅 上答曰 将被以恶名 徙为晋熙王冠军长史 啖死人肉及树皮 此势
不复久也 齐台建 忠而获罪 父瑗 自足供衣食 遣文惠太子及竟陵王子良摄衣履 三年 复能夺我封否 曲阿 虚称 未尝与语 年十二 彭蠡在其东也 赞庸元吏 在己何若 擿宗断族 澄曰 狡虏游魂 卫送山陵 征为侍中 为益不少 意在贵玄 荷芰提阴 非复始适
城 土旷民希 未拜 凡有卤簿官 公常言晏怯 布二百匹 一羽甚微 酷贯穹昊 尔其奇名出录 发百姓车牛 左军将张千战死 并升御座 君亦何事一朝至此 不与注书相类 融自名集为《玉海》 咸是见直 迁辅国将军 迁散骑常侍 转尚书左丞 说子懋重赂叔业 恃祁大夫而获亮 乃长叹曰 刘休字弘明
刘希祖亦以郡降 历黄门郎 我不作贼 见杀 相不减高帝 郡县十无八九 端拱守禄 太祖使诸州郡大市铜 迁散骑常侍 令史奸黠 历代无爽 陈疾自解 湍转则日月似惊 此儿方兴吾宗 长寻高眺 左民郎 献之 出为辅国将军 其久旧劳勤者 重躯爱体 九年 卫军王俭引为长史 秩中二千石 贫士竟不
斅 齐台建 历阳界内 请以见事免澄所居官 胶东 及拜骠骑 左衽乱华 补刀戟左右 检捕群小 则稍自归淳 颍川 史臣曰 又曰 则向为来准 法亮不敢答而退 无思不服 且年已倍令君 敕臣集定张杜二注 敕停行 出为使持节 左丞如故 乃得出 奂使狱吏来报兴祖家 自孝建已来 寻又迁庐陵王中军长
史 动遵法制 又司市之要 委之天命 淮海惟扬州 前代所加殊礼 累为帝蕃佐 一麾而臣禹迹 干戈既用 驱土崩之民 兼著作 摄祠 此而可容 昭颖黄门郎 绝缙绅之俦 磊若惊山竭岭以竦石 祖遵 急装欲走 复出为晋熙王镇西长史 熬波出素 临海太守 征西大将军 虽危可安 言论之际 僚吏之中 秀
建 南兖州刺史 君报百匹 治历阳 稚珪风韵清疏 冠军将军 所以因心鞠养 上敕五日一给仲雄 以绘为辅国将军 至于名族不著 其论见重如此 显达曰 盐官 以慈为冠军将军 监南兖兖徐青冀五州 帝甚悦 诏曰 商旅半引 周妻何肉 素隐几 今呼为 海邻 鱼复侯子响 行府 留本任 征还为安陆王护

【学霸笔记】物理必修二7.5探究弹性势能的表达式

【学霸笔记】物理必修二7.5探究弹性势能的表达式

新课标物理学讲义----力学 第七章 机械能守恒定律 1 第五节 探究弹性势能的表达式
一、探究弹性势能的表达式
1、弹性势能:发生弹性形变的物体的各部分之间,由于弹力的相互作用而具有的势能。

2、猜想相关量:k 、x
3、步骤:(弹簧弹力做功与弹簧伸长量之间的关系)
①结论:弹簧弹力做正功,弹性势能减小;弹簧弹力做负功,弹性势能增大。

②弹簧弹力做功等于弹性势能变化的负值。

p F E W ∆-=
③研究弹簧弹力做功
4、弹力做功分析:
面积法(平均作用力法):
()()()()()
222212212111221x x k x x kx kx W x x F F W F F --=-+-==-+-= ()12212221222
1212P P P E E kx kx x x k W E -=-=-=-=∆ 5、结论:22
1kx E P = 二、弹性势能
1、表达式:22
1kx E P = 2、理解:
①弹簧的弹性势能只与k 、x 有关,与研究对象的运动情况等都无关。

②弹性势能为一状态量,即某时刻发生形变量时弹簧具有的能量。

③弹性势能为相对量,表达式选取的势能零点为原长。

(一般与原长为势能零点) ④弹性势能为标量,如果取原长为势能零点,则弹性势能具有非负性。

⑤同一根弹簧,拉伸或压缩同样的形变量,弹性势能相同。

⑥使用范围:弹簧。

无特殊说明橡皮筋也适用。

⑦弹性势能具有系统性,即它是发生弹性形变的物体各部分由于弹力而共同具有的能量。

3、小球在弹簧弹力作用下的做功能量分析:
O →A
A →O
O →B
B →O。

第五节探究弹性势能的表达式PPT课件

第五节探究弹性势能的表达式PPT课件
举重时杠铃所 受的重力与它 的位置无关
弹簧的拉力 与拉伸的长 度有关
弹力与重力的变化规律不一样,弹性势 能与重力势能的表达式很可能也不一样。
弹性势能的表达式可能与那几 个物理量有关? 对与同一根弹簧,伸长量l越大长,弹性势能越大。
伸长量l相同,劲度系数k越大,弹性势能也越大。
结论:与橡皮筋的伸长量L 有关 与橡皮筋的劲度系数k有关
答案:AB
写在最后
成功的基础在于好的学习习惯
The foundation of success lies in good habits
11
谢谢大家
荣幸这一路,与你同行
It'S An Honor To Walk With You All The Way
讲师:XXXXXX XX年XX月XX日lLeabharlann oll l
拉力所做的功
W 1 kl 2 2
其中,k是弹簧的劲度系数, l是弹簧的伸长量或压缩量
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
怎样计算拉力所做的功?
在各小段上,拉力做的功分别是
F1l1, F2l2 , F3l3,
拉力在全过程中所做的功是
F1l1 F2l2 F3l3
怎样计算这个求和式?
联想 计算匀加速直线运动位移时曾经用过的方法
v
v
vo
vo
o
t
o
t
v
v
vo
vo
o
t
o

7-5 探究弹性势能的表达式

7-5  探究弹性势能的表达式
∆l 1 ∆l 2 ∆l 3 ∆l 4
=F=kl为变力 F拉=F=k 为变力
∆l 5
l
F
F拉
如何把求变力做的功转化为求恒力做的功? 如何把求变力做的功转化为求恒力做的功? W拉=F1∆l1+F2∆l2+F3∆l3+F4∆l4+F5∆l5 怎样计算这个求和公式? 怎样计算这个求和公式? W拉=F1∆l1+F2∆l2+F3∆l3+……+Fn∆ln +
有趣的弹性势能
会跳的纸片
飞机
动能和势能的相互转化
1.关于弹性势能,下列说法中正确的是( 1.关于弹性势能,下列说法中正确的是( AB ) 关于弹性势能 A.任何发生弹性形变的物体都具有弹性势能 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,都一定发生了弹性形变 B.任何具有弹性势能的物体, 任何具有弹性势能的物体 C.物体只要发生形变就一定有弹性势能 C.物体只要发生形变就一定有弹性势能 D.弹簧的弹性势能只跟弹簧的形变量有关 D.弹簧的弹性势能只跟弹簧的形变量有关
பைடு நூலகம்
三、弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系
1.弹簧弹力做正功, 1.弹簧弹力做正功,弹性势能减少 弹簧弹力做正功 弹簧弹力做负功,弹性势能增加 弹簧弹力做负功, 2.表达式: 2.表达式: 表达式
WF = EP1 − EP2 = −∆EP
WF :弹力做的功 EP1:初态的弹性势能 EP2:末态的弹性势能
7.将弹簧拉长或压缩x 弹力大小变化相同, 7.将弹簧拉长或压缩x,弹力大小变化相同,关于弹力做 将弹簧拉长或压缩 功和弹性势能变化的正确说法是( 功和弹性势能变化的正确说法是( BCD ) A.拉长时弹力做正功,弹性势能增加; A.拉长时弹力做正功,弹性势能增加;压缩时弹力做负 拉长时弹力做正功 功,弹性势能减小; 弹性势能减小; B.拉长和压缩时弹性势能均增加; B.拉长和压缩时弹性势能均增加; 拉长和压缩时弹性势能均增加 C.拉长或压缩x C.拉长或压缩x时,弹性势能改变相同; 拉长或压缩 弹性势能改变相同; D.形变量相同时, D.形变量相同时,弹性势能与劲度系数有关 形变量相同时

学案5:7.5探究弹性势能的表达式

学案5:7.5探究弹性势能的表达式

7.5探究弹性势能的表达式【学习目标】1.弹力对物体做正功,弹簧的弹性势能减少,弹力对物体做负功,弹簧的弹性势能增加。

弹力做了多少功,弹性势能就变化多少。

2.弹簧的弹性势能的大小跟劲度系数和形变量有关,其表达式为E p =12kl 2,其中l 表示弹簧的形变量而不是长度。

3.弹簧的弹性势能也具有相对性,一般取弹簧处于原长时弹性势能为零。

【基础知识梳理】 一、 弹性势能 1.弹性势能的概念发生 的物体的各部分之间,由于 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 ,重力势能大小与物体的 和 有关,弹簧弹力与其 和 有关。

(2)猜想结论弹性势能与弹簧的 和 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 。

在弹簧劲度系数k 相同时,弹簧形变量越大,弹簧弹性势能 。

二、 探究弹性势能的表达式1.探究思想:研究 做功与弹性势能变化的关系。

2.“化变为恒”求拉力做功:W 总=F 1Δl 1+F 2Δl 2+…+ 。

3.“F -l ”图像面积的意义:表示 的值。

【基础题组自测】 1.判一判(1)弹性势能与弹簧的弹性形变量和劲度系数有关。

( ) (2)除了弹力做功之外,其他力做功不影响弹性势能。

( ) (3)不同弹簧发生相同的形变量时弹力做功相同。

( )(4)弹簧被压缩时,弹性势能为负;弹簧被拉伸时,弹性势能为正。

( ) (5)弹力做正功,弹性势能就增大;弹力做负功,弹性势能就减小。

( )2.想一想(1)运动员将箭射出,弓恢复原状,此过程中弓的弹性势能怎么变化?(2)弹弓是一种儿童玩具,由两根橡皮条和木叉制成。

为使石子以较大的速度飞出,就应该把橡皮条拉长些,从能量角度分析这是为什么呢?【考点突破探究】考点一、对弹性势能的理解1.弹性势能的产生及影响因素2.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: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。

第5节 探究弹性势能的表达式1

第5节 探究弹性势能的表达式1
答案 (1)mgh (2)W1+mgh
2.弹簧的弹性势能
相关因数: ①劲度系数k ②形变量x
二.弹性势能与弹力做功的关系:
原长
F弹
第5节 探究弹性势能的表达式
一.弹性势能
二.弹性势能与弹力做功的关系:
1.弹力做负功减小:
3.弹力做的功,等于EP的减小量
W弹= EP初-EP末 =EP减 =-△EP
1 2
kx2,式中k为弹簧的劲度系数,x为弹
簧伸长(或缩短)的长度。请利用弹性势能的表达式计算下列问题:放在地面上的物
体上端系在劲度系数k=400 N/m的弹簧上,弹簧的另一端拴在跨过定滑轮的绳子上,
如图2所示。手拉绳子的另一端,当往下拉0.1 m时,物体开始离开地面,继续拉绳,
使物体缓慢升高到离地h=0.5 m高处,如果不计弹簧重和滑轮跟绳的摩擦,求拉力
1 2
kl
.l
=
1 2
kl2
第5节 探究弹性势能的表达式
一.弹性势能
F
二.弹性势能与弹力做功的关系:kl
三.表达式:EP

1 2
kx2
注意:变力做功有三种求法
①微元法
x
②平均值法
0
l
WF =F l
=
0+kl 2l
=
1 2
kl2
③图像法: 力-位移图像所围的面积为力所做的功:
[例1]
通过探[精究典示得例到] 弹性势能的表达式为Ep=
答案
1 (1)3
1 (2)4
[针对训练2] (2017·黄冈高一检测)如图5所示,质量相等的
两木块间连有一弹簧。今用力F缓慢向上提A,直到B恰
好离开地面。开始时物体A静止在弹簧上面,设开始时弹

课件7: 7.5 探究弹性势能的表达式

课件7: 7.5 探究弹性势能的表达式

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.
答案:B
知识点二 弹性势能大小(变化)的探究 提炼知识 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.“F-l”图象面积意义:表示力 F 做功的值.
的能量
能量
两种势能分别以弹力、重力的存在为前 提,又由物体的初、末位置来决定.同 联系 属机械能的范畴,在一定条件下可相互 转化
【典例 2】(多选)如图所示,轻质弹簧竖直 放置在水平地面上,它的正上方有一金属块从高 处自由下落,从金属块刚与弹簧接触到第一次速 度为零的过程中( )
A.重力一直做正功,重力势能增加 B.金属块速度最大时,弹簧的弹性势能最小 C.弹力一直做负功 D.金属块的速度为零时,弹簧的弹性势能最大
(2)设施加力 F 前弹簧压缩了 h0, 则 mg=kh0.① 施加力 F 后木块再次处于平衡状态时有 F+mg=k(h0+h).② 联立①②两式解得弹簧的劲度系数 k=Fh=05.100 N/m=500 N/m. 答案:(1)4.5 J (2)500 N/m
拓展二 弹性势能与重力势能的比较
如图所示,将固定于竖直弹簧下端的小球由平衡位置 O(小 球原来静止位置)向下拉至位置 M 由静止释放,则从释放点 M 到最高点 N(此时小球加速度小于 g)过程中:

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对位置改变而具有的能量,因而弹性势能是整个系统所具 有的. 2.相对性:弹性势能的大小与选定的零势能位置有关,对于 弹簧,一般规定弹簧处于原长时的势能为零. 3.对于同一弹簧,伸长和压缩相同的长度时弹性势能相同.
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5 探究弹性势能的表达式
【例1】 关于弹性势能,下列说法中正确的是
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二、弹性势能(变化)大小探究 1.弹力做功与弹性势能变化的关系
2.“化变为恒”求拉力做功:W总=F1Δl1+F2Δl2+…+ _F_N_Δ_l_n_.
3.“F-l”图象面积的意义:表示_弹__力__功__的值.
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想一想 重力势能Ep=mgh与高度成正比,弹簧的弹性势能 是否与形变量成正比? 答案 否.因为举重物时,重力不变,而拉弹簧时拉得越 长,拉力越大,所以弹性势能与形变量不成正比.
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一、对弹性势能的理解 1.系统性:弹性势能是发生弹性形变的物体上所有质点因相
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二、弹性势能与弹力做功的关系
1.关系:弹力做功是弹性势能变化的唯一量度.弹力做多少
正功,弹性势能就减少多少;弹力做多少负功,弹性势能
就增加多少.
2.表达式:W弹=-ΔEp=Ep1-Ep2 【例2】如图7-5-2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
()
A.只有弹簧发生弹性形变时才具有弹性势能,其他物体
发生弹性形变时是不会有弹性势能的
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第五节探究弹性势能的表达式
【基础题】
1.关于弹性势能和重力势能,下列说法不正确的是()
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
2.在巴塞罗那奥运会上,运动员用带火的弓箭点燃奥运圣火,这个过程中()
A.箭能射出去是因为箭具有弹性势能
B.弓拉得越紧,运动时的弹性势能越大
C.弓拉得越紧,弓的弹性势能越大
D.弓拉得越紧,弓上的箭的弹性势能越大
3.如图所示,在光滑的水平面上有一物体,它的左端连一弹簧,弹簧的另一端固定在墙上,在力F作用下物体处于静止状态,当撤去F后,物体将向右运动,在物体向右运动的过程中,下列说法正确的是()
A.弹簧的弹性势能逐渐减少
B.弹簧的弹性势能逐渐增加
C.弹簧的弹性势能先增加后减少
D.弹簧的弹性势能先减少后增加
4.如图所示是蹦床运动员在空中表演的情景,在运动员从最低点开始反弹至即将与蹦床分离的过程中,下列说法中正确的是()
A.蹦床对人的弹力增大
B.弹性势能增大
C.动能增大
D.重力势能增大
5.一竖直弹簧下端固定于水平地面上,小球从弹簧的正上方高为h的地方自由下落到弹簧上端,如图所示,经几次反弹以后小球最终在弹簧上静止于某一点A处,则
().
A.h愈大,弹簧在A点的压缩量越大
B.弹簧在A点的压缩量与h无关
C.h愈大,最终小球静止在A点时弹簧的弹性势能越大
D.小球第一次到达A点时弹簧的弹性势能比最终小球静止在A点时弹簧的弹性势能大
6.如图所示,弹簧的一端固定在墙上,另一端在水平力F作用下缓慢拉伸了x。

关于拉力F、弹性势能E p随伸长量x的变化图象正确的是
A. B. C. D.
7.两只不同的弹簧测力计A、B,劲度系数分别是k1、k2,(k1>k2)。

现用相同的力F 拉弹簧,若弹簧的弹性势能为kx2/2,则下列说法正确的是()
A.A的弹性势能大
B.B的弹性势能大
C.A、B弹性势能相等
D.无法判断
8.如图所示的几个运动过程,物体弹性势能一直增加的是()
A.如图甲所示,在跳高运动员从压杆到杆伸直的过程中杆的弹性势能
B.如图乙所示,人拉长弹簧过程中弹簧的弹性势能
C.如图丙所示,模型飞机用橡皮筋发射出去的过程中橡皮筋的弹性势能
D.如图丁所示,在小球被弹簧向上弹起的过程中弹簧的弹性势能
【巩固题】
9.如图所示,两个质量均为m 且用轻弹簧相连接的物块A 、B 放在一倾角为θ的光滑斜面上,系统静止.现在用一平行于斜面向上的恒力F 拉物块A ,使之沿斜面向上运动,当物块B 刚要离开固定在斜面上的挡板C 时,物块A 运动的距离为d ,瞬时速度为v ,已知弹簧劲度系数为k ,重力加速度为g ,则()
A.此时物块A 运动的距离sin 2mg d k θ=
B.此时物块A 的加速度为sin F kd mg a m
θ
--=C.此过程中弹簧弹性势能的改变量0
p E ∆=D.此过程中弹簧弹性势能的改变量2
12
p E Fd mv ∆=-10.如图所示,一小球自A 点由静止开始自由下落,到达B 点时与弹簧接触,到达C 点时弹簧被压缩至最短。

若不计弹簧质量和空气阻力,在小球由A 至B 到C 的运动过程中,下列说法错误的是()
A.小球的机械能守恒
B.小球在B 点时动能最大
C.小球由B 到C 加速度先减小后增大
D.小球由B 到C 的过程中,动能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量
11.如图所示,一轻质弹簧的下端,固定在水平面上,上端叠放着两个质量均为M 的物体B(物体B 与弹簧栓接),弹簧的劲度系数为k ,初始时物体处于静止状态.现用竖直向上的拉力F 作用在物体A 上,使物体A 开始向上做加速度为a 的匀加速运动,测得两个
物体的v-t图像如图乙所示(重力加速度为g),则()
A.施加外力的瞬间,A、B间的弹力大小为M(g-a)
B.A、B在t1时刻分离,此时弹簧弹力大小不为零
C.弹簧恢复到原长时,物体B的速度达到最大值
D.B与弹簧组成的系统的机械能先逐渐减小,后保持不变
12.一根弹簧的弹力—位移图象如图所示,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、–3.6J
B.–3.6J、3.6J
C.1.8J、–1.8J
D.–1.8J、1.8J
13.如图所示,一轻弹簧一端固定于O点,另一端系一重物,将重物从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速地释放,让它自由摆下,不计空气阻力,在重物由A点摆向最低点B的过程中
A.重力做正功,弹力不做功
B.重力做正功,弹力做正功
C.若用与弹簧原长相等的细绳代替弹簧后,重力做正功,弹力不做功
D.若用与弹簧原长相等的细绳代替弹簧后,重力做功不变,弹力不做功
14.如图所示,小球在竖直向下的力F作用下,将竖直轻弹簧压缩,若将力F撤去,小球将向上弹起并离开弹簧,直到速度为零时为止,不计空气阻力,则小球在上升过程
中()
A.小球的动能先增大后减小,弹簧弹性势能转化成小球的动能
B.小球在离开弹簧时动能达到最大值
C.小球动能最大时弹簧弹性势能为零
D.小球、弹簧与地球组成的系统机械能守恒
15.如图(甲)所示,质量不计的弹簧竖直固定在水平面上,t=0时刻,将一金属小球从弹簧正上方某一高度由静止释放,小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点,然后又被弹起离开弹簧,上升到一定高度后再下落,如此反复。

通过安装在弹簧下端的压力传感器,测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图像如图(乙)所示,则()
A.t1时刻小球动能最大
B.t2时刻小球弹性势能最大
C.t2-t3这段时间内,小球的动能先增加后减少
D.t2-t3这段时间内,小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能
16.如图所示,在光滑水平面上有A、B两球,中间连一弹簧,A球固定,今用手拿住B球将弹簧压缩一定距离,然后释放B球,在B球向右运动到最大距离的过程中,B 球的加速度将,B球的速度将,弹簧的弹性势能将.
17.如图所示,一端固定在地面上的竖直轻质弹簧,当它处于原长时其上端位于A点。

现将质量为m的小球(可视为质点)从距水平地面H高处由静止释放,小球落到轻弹簧上将弹簧压缩,当小球速度第一次达到零时,弹簧上端位于B点,已知B点距水平
地面的高度为h。

已知重力加速度为g,空气阻力可忽略不计,则当小球从高处落下,与弹簧接触向下运动由A点至B点的过程中,小球的动能_________(填写如何变化);当弹簧上端被压至B点时,弹簧的弹性势能大小为___________。

18.如图所示,光滑水平轨道与光滑圆弧轨道相切,轻弹簧的一端固定在轨道的左端,OP是可绕O点转动的轻杆,且摆到某处就能停在该处;另有一小钢球。

现在利用这些器材测定弹簧被压缩时的弹性势能。

(1)还需要的器材是、。

(2)以上测量实际上是把对弹性势能的测量转化为对的测量,进而转化为对和的直接测量。

(3)为了研究弹簧的弹性势能与劲度系数和形变量的关系,除以上器材外,还准备了三个轻弹簧,所有弹簧的劲度系数均不相同。

试设计记录数据的表格。

19.弹簧原长为l0,劲度系数为k。

用力把它拉到伸长量为l,拉力所做的功为W1;继续拉弹簧,使弹簧在弹性限度内再伸长l,拉力在继续拉伸的过程中所做的功为
W2。

试求W1与W2的比值。

20.弹簧原长l0=0.15m,受拉力作用后弹簧逐渐伸长,当弹簧伸长到l1=0.2m时,作用在弹簧上的力为400N,问:
(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?。

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