探究弹性势能的表达式附答案

5 探究弹性势能的表达式

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

2. 一竖直弹簧下端固定于水平地面上，如图5-5-10所示，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2-5-10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 点的压缩量愈大

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愈大

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

3．教材中说：“在探究弹性势能的表达式时，可以参考对重力势能的讨论。”当物体处于参考平面时，重力势能为0；在参考平面上方，重力势能为正；在参考平面下方，重力势能为负。当弹簧的长度为原长时，弹簧的弹性势能为0；弹簧拉伸时，弹性势能为正；那么，弹簧压缩时弹性势能也为负值吗？为什么？

4．如图2-5-11所示，劲度系数为k 的轻质弹簧一端固定，另一端与物块拴接，物块放在光滑水平面上。现用外力缓慢拉动物块，若外力所做的功为W ，则物块移动了多大的距离？

5．关于弹性势能，以下说法中正确的是（ ）

A ．发生弹性形变的物体一定具有弹性势能

B ．发生弹性形变的物体不一定具有弹性势能

C ．发生形变的物体一定具有弹性势能

D ．发生形变的物体不一定具有弹性势能

6．讨论弹性势能，要从下述问题的分析入手的是（ ）

A ．重力做功

B ．弹力做功

C ．弹簧的劲度系数

D ．弹簧的形变量

7．弹簧的一端固定，原处于自然长度。现对弹簧的另一端施加一个拉力，关于拉力做功（或弹簧克服拉力做功）与弹性势能变化的关系，以下说法中正确的是（ ）

A ．拉力对弹簧做正功，弹簧的弹性势能增加

B ．拉力对弹簧做正功，弹簧的弹性势能减少

C ．弹簧克服拉力做功。弹簧的弹性势能增加

D ．弹簧克服拉力做功，弹簧的弹性势能减少

8．如图2-5-12所示，表示撑杆跳运动的几个阶段：助跑、撑杆起跳、越横杆。试定性地说明在这几个阶段中能量的转化情况。

2-5-11

2-5-10

2-5-12

9．在本节课的探究活动中，我们多次采用了类比的研究方法，试举例说明。

10．如图2-5-13所示，质量为m 物体静止在地面上，物体上面连着一个直立的轻质弹簧，弹簧的劲度系数为k 。现用手拉住弹簧上端，使弹簧上端缓慢提升高度h ，此时物体已经离开地面，求拉力所做的功。

答案

1．AB 2．B 3．弹簧压缩时弹性势能是正值。

4．

k W

2 5．AD 6． B 7．AC 8．运动员的助跑阶段，身体中的化学能转化为人和杆的动能；起跳时，运动员的动能和身体中的化学能转化为人的重力势能和撑杆中的弹性势能，随着人体的继续上升，撑杆中的弹性势能转化为人的重力势能，使人体上升至横杆以上；越过横杆后，运动员的重力势能转化为动能。

9．在本节课的探究活动中，采用类比研究方法的地方主要有：

① 研究弹性势能的出发点，将重力势能与弹性势能类比。讨论重力势能从分析重力做功入手，讨论弹性势能则从分析弹力做功入手。

② 弹性势能表达式中相关物理量的猜测，将重力势能与弹性势能、重力与弹力类比。重力势能与物体被举起的高度有关，所以弹性势能很可能与弹簧被拉伸的长度有关。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。

③ 计算拉力所做的功，与计算匀变速直线运动的位移类比。计算匀变速直线运动的位移时，将位移分成很多小段，每一小段的速度可近似认为相等，物体在整个过程中的位移等于各小段位移之和。计算拉力所做的功，可将弹簧的形变过程分成很多小段，每一小段的拉力可近似认为是不变的，拉力在整个过程中的功等于各小段功之和。 ④ 计算各小段功的求和式，将由v — t 图象求位移与由F —l 图象求功类比。v — t 图象下的相关面积表示位移，F —l 图象下的相关面积则表示功。

10．

)2(k mg h mg

。

2-5-13