弹力做功与弹性势能变化的关系ppt课件
2020人教版物理课件必修2 第7章 第5节 探究弹性势能的表达式
3．两个不同的弹簧 A、B，劲度系数分别为 k1、k2，且 k1＞k2。现用 相同的力从自然长度开始拉弹簧，则下列说法正确的是 ( )
A．A 弹簧的弹性势能大
B．B 弹簧的弹性势能大
C．两弹簧的弹性势能相同
D．无法判断
解析：选 B 以相同的力 F 拉弹簧 A、B，由胡克定律得 A 弹簧
的伸长量 l1＝kF1，B 弹簧的伸长量 l2＝kF2，由于 k1＞k2，故 l1＜l2，
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。
(2)弹力做正功：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。
[审题指导] (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，弹簧的压缩量为 l1。 后来静止时，弹簧的压缩量为 l2，由胡克定律及平衡条件得， 未施加力 F 时，弹力 F1＝mg＝kl1＝20 N， 施加力 F 后，弹力 F2＝F＋mg＝kl2＝70 N， 且 l2－l1＝0.1 m，联立以上各式得 k＝500 N/m。
C 正确。
2．一竖直弹簧下端固定于水平地面上，小球从弹
簧上端的正上方高为 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 越大，弹簧在 A 点的压缩量越大
新教科版高中物理必修2第四章第3节势能 弹性势能(25张ppt)
变式训练2 如图所示，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 被物体压缩，在此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．物体向墙壁运动相同的位移，弹力做的功不相等 C．弹力做正功，弹簧的弹性势能减小 D．弹簧的弹力做负功，弹性势能增加
W 1 kl2 2
三、求解变力做功的四种方法
1．平均值法：当力 F 的大小发生变化，
且 F、l 成线性关系时，F 的平均值 F ＝
F1＋F2，用 2
F
计算
F
做的功．
核心要点突破
一、弹簧弹性势能的表达式 1.如图所示，弹簧的劲度系数为k，左端固定， 不加外力时，右端在A处，今用力F缓慢向右 拉弹簧，使弹簧伸长到B处，若规定弹簧自由 长度的弹性势能为零，则手克服弹簧弹力所做 的功，等于弹簧的弹性势能．
在各个小段上，弹力可 近似认为是不变的
——微分思想
二、计算弹簧弹力做的功
l1 l2 l3 F1,F2,F3, W1 F1l1 W2 F2l2 W3 F3l3
W F 1 l1 F 2 l2 F 3 l3
——积分思想
二、计算弹簧弹力做的功
F
O
l
弹簧的F-l 图象
W 1 Fl 2
Fkl
• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other famous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about.
弹性势能变化与弹力做功有何关系？
弹性势能变化与弹力做功有何关系？在学习高中物理的时候往往会遇到很多关于物理问题，上课觉着什幺都懂了，可等到做题目时又无从下手。
以至于对于一些意志薄弱、学习方法不对的同学就很难再坚持下来。
过早的对物理没了兴趣，伤害了到高中的学习信心。
收集整理下面的这几个问题，是一些同学们的学习疑问，小编做一个统一的回复，有同样问题的同学，可以仔细看一下。
【问：弹性势能变化与弹力做功有何关系？】答：弹簧弹力做正功，则弹簧的弹性势能减小；弹簧弹力做负功，则其弹性势能增加；两者的绝对值相等。
弹簧做功会引起的弹性势能改变，这种情况与重力做功，引起的重力改变类似，大家可以类比的分析一下，强化对此考点的理解与记忆。
【问：右手定则怎幺用？】答：把右手展开，放入磁场中，让磁感线垂直穿过手心（当磁感线为直线时，相当于手心面向n极），大拇指指向切割的导体棒运动方向，则四指所指方向就是电路中产生的感应电流的方向。
也可以通过楞次定律来判定产生的电流的方向。
【问：牛顿第二定律验证试验的注意事项有哪些？】答：小车下方的木板要有倾角，用重力切向分力来平衡掉摩擦力，砝码与托盘的质量要远远小于小车的质量，先接通打点计时器，再释放小车。
【问：动能定理如何计算合外力的功？】答：一般是两种情况：①若各恒力同时作用一段位移，可先求出物体所受的合外力，再求总功；也可用总功等于各力所做功的代数和这个思路求。
②若各力不同时对物体做功，总功应为各阶段各力做功的累加值（注意正负性）。
动能定理是功能基本关系之一，凡是涉及力所引起的位移而不涉及加速度的问题（免去了这个中间量），应用动能定理分析讨论，往往要比牛顿第二定律简捷。
【问：扎实掌握一个考点的方法？】答：高中物理比较抽象，吃透一个考点首先要理解其概念，此外还要辅助做题。
典型的考点可以命几。
第七章 第四节 探究弹性势能的表达式
5 探究弹性势能的表达式一、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．弹簧的弹性势能：弹簧的长度为原长时，弹性势能为0，弹簧被拉长或被压缩后，就具有了弹性势能．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＝F 1Δl 1＋F 2Δl 2＋…＋F n Δl n . 4．“F －l ”图象面积的意义：表示F 做功的值．判断下列说法的正误．(1)不同弹簧发生相同的形变时，弹力做功相同．(×) (2)同一弹簧长度不同时，弹性势能一定不同．(×)(3)发生弹性形变的物体都具有弹性势能．(√)(4)弹性势能与弹簧的形变量和劲度系数有关．(√)(5)弹簧被压缩时，弹性势能为负；弹簧被拉伸时，弹性势能为正．(×)(6)弹力做正功，弹性势能就增大；弹力做负功，弹性势能就减小．(×)一、探究弹性势能的表达式1.如图所示，在光滑水平面上用物块向左压缩弹簧一定距离后，把物块静止释放，我们多做几次实验发现，同一根弹簧，压缩的长度越大，物体被弹开的速度越大．不同弹簧，在压缩量相同时，劲度系数越大，物体被弹开的速度越大．(1)由此我们猜测，弹簧的弹性势能可能与哪些因素有关？(2)我们在研究重力势能的时候，是从分析重力做功入手的，由此你得到什么启发？答案(1)与劲度系数和形变量有关(2)可以通过探究弹力做功来研究弹性势能．2.如图所示，弹簧处于原长时，其右端位于A点．现将弹簧由A点缓慢拉到B点，使其伸长Δl(仍处于弹性限度内)：(1)在从A拉到B的过程中弹簧的弹性势能如何变化？弹性势能与拉力做的功有什么关系？(2)拉力F是恒力吗？怎样计算拉力的功？(3)作出F－Δl图象并类比v－t图象中面积的含义，思考F－Δl图象中“面积”有何物理意义？当Δl＝x时，其表达式是怎样的？答案(1)弹簧的弹性势能变大．拉力做的功越多，弹簧储存的弹性势能越大且拉力做的功等于弹簧的弹性势能．(2)拉力F不是恒力，故不能用W＝FΔl计算拉力的功．若将从A到B的过程分成很多小段Δl1、Δl2、Δl3…，在各个小段上拉力可近似认为是不变的．各小段上拉力做的功分别是F1Δl1、F2Δl2、F 3Δl 3…，拉力在整个过程中做的功W ＝F 1Δl 1＋F 2Δl 2＋F 3Δl 3＋….(3)根据胡克定律，F －Δl 图象是一条过原点的倾斜直线，如图．阴影部分面积代表拉力做的功即弹性势能，当Δl ＝x 时，E p ＝12kx 2，k 为弹簧的劲度系数，x 为弹簧的形变量．1．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l②弹簧的劲度系数k(3)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．(4)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． 2．弹性势能表达式的推导根据胡克定律F ＝kx ，作出弹力F 与弹簧形变量x 关系的F －x 图线，根据W ＝Fx 知，图线与横轴所围的面积应等于F 所做的功，即W ＝kx ·x 2＝12kx 2，所以E p ＝12kx 2. 例1 关于弹性势能，下列说法中正确的是( )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B ．弹簧伸长时有弹性势能，压缩时没有弹性势能C ．在弹性限度范围内，同一个弹簧形变量越大，弹性势能就越大D ．火车车厢底下的弹簧比自行车车座底下的弹簧硬，则将它们压缩相同的长度时，火车车厢底下的弹簧具有的弹性势能小 答案 C解析 所有发生弹性形变的物体都具有弹性势能，A 错；弹簧伸长和压缩时都具有弹性势能，B错；在弹性限度范围内，同一个弹簧形变量越大，弹性势能就越大，C对；火车车厢底下的弹簧比自行车车座底下的弹簧劲度系数大，所以压缩相同长度时火车车厢底下的弹簧具有的弹性势能大，D错．【考点】弹性势能的理解【题点】弹性势能的理解二、弹力做功与弹性势能变化的关系如图所示，物体与弹簧相连，物体在O点时弹簧处于原长，把物体向右拉到A处静止释放，物体会由A向A′运动，则：(1)物体由A向O运动的过程中，弹力做什么功？弹性势能如何变化？(2)物体由O向A′运动的过程中，弹力做什么功？弹性势能如何变化？答案(1)正功减少(2)负功增加1．弹力做功与弹性势能变化的关系(1)关系：弹力做正功时，弹性势能减少，弹力做负功时，弹性势能增加，并且弹力做多少功，弹性势能就减少多少．(2)表达式：W弹＝－ΔE p＝E p1－E p2.2．使用范围：在弹簧的弹性限度内．注意：弹力做功和重力做功一样，也和路径无关，弹性势能的变化只与弹力做功有关．例2如图1所示，处于自然长度的轻质弹簧一端与墙接触，另一端与置于光滑地面上的物体接触，现在物体上施加一水平推力F，使物体缓慢压缩弹簧，当推力F做功100 J时，弹簧的弹力做功________J，以弹簧处于自然长度时的弹性势能为零，则此时弹簧的弹性势能为________J.图1答案－100100解析在物体缓慢压缩弹簧的过程中，推力F始终与弹簧弹力等大反向，所以推力F做的功等于克服弹簧弹力所做的功，即W弹＝－W F＝－100 J．由弹力做功与弹性势能的变化关系知，弹性势能增加了100 J.【考点】弹力做功与弹性势能的关系【题点】弹力做功与弹性势能关系的应用针对训练如图2所示，轻弹簧下端系一重物，O点为其平衡位置(即重力和弹簧弹力大小相等的位置)，今用手向下拉重物，第一次把它直接拉到A点，弹力做功为W1，第二次把它拉到B点后再让其回到A点，弹力做功为W2，则这两次弹力做功的关系为()图2A．W1<W2B．W1＝2W2C．W2＝2W1D．W1＝W2答案 D解析弹力做功与路径无关，只与初、末位置有关，两次初、末位置相同，故W1＝W2，D 正确．【考点】弹力做功与弹性势能的关系【题点】弹力做功与弹性势能关系的应用1．(对弹性势能的理解)(2017·余姚中学高一第二学期期中考试)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，它的弹性势能一定减小C．弹性限度内，长度相同且劲度系数也相同的弹簧的弹簧势能相等D．弹性限度内，弹簧被拉伸的长度相同时，劲度系数越大的弹簧，它的弹性势能越大答案 D解析当弹簧变长时，它的弹性势能不一定增大，若弹簧处于压缩状态变长的过程中，弹簧的弹性势能减小，故A错误．若处于压缩状态时，弹簧变短时，弹簧的弹性势能增大，故B 错误．弹性势能与劲度系数k及形变量有关．拉伸长度相同，且劲度系数也相同的弹簧弹性势能相等，而不是长度相等，形变一定时，k越大的弹簧，它的弹性势能越大，故C错误，D正确．2.(重力势能、弹性势能的变化分析)(多选)如图3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，蹦床的弹性势能和运动员的重力势能变化情况分别是()图3A．弹性势能减少，重力势能增加B．弹性势能减少，重力势能减少C．弹性势能增加，重力势能增加D．弹性势能增加，重力势能减少答案 A解析根据功能关系知，重力做负功，重力势能增加，蹦床弹力对运动员做正功，弹性势能减少，故A项正确．3．(多选)(重力势能、弹性势能的变化分析)(2018·浙江省9＋1高中联盟第二学期期中考试)如图4所示，跳跳球多用橡胶等弹性材料制成．游戏者用脚夹住球，让球和人一起上下跳动．某次人保持直立和球一起下落过程中，下列说法正确的是()图4A ．当球刚碰到地面时，球与人一起立即做减速运动B ．当球与人速度最大时，球与人的加速度为零C ．从球刚碰地到最低点过程中，球的重力势能一直增大D ．从球刚碰地到最低点过程中，球的弹性势能一直增大 答案 BD解析 从球刚碰地到重力与弹力相等的过程中，球与人做加速运动，之后做减速运动，直到最低点，A 错误，B 正确；从球刚碰地到最低点的过程中，球的重力势能一直减小；同时由于球的形变量增大，球的弹性势能一直增大，C 错误，D 正确．4．(弹力做功、弹性势能的变化)如图5甲所示，一滑块沿光滑的水平面向左运动，与轻弹簧接触后将弹簧压缩到最短，然后反向弹回，弹簧始终处在弹性限度以内，图乙为测得的弹簧的弹力与弹簧压缩量之间的关系图象，则弹簧的压缩量由8 cm 变为4 cm 时，弹簧所做的功以及弹性势能的变化量分别为( )图5A ．3.6 J 、－3.6 JB ．－3.6 J 、3.6 JC ．1.8 J 、－1.8 JD ．－1.8 J 、1.8 J答案 C解析 F －x 围成的面积表示弹力做的功．W ＝12×0.08×60 J －12×0.04×30 J ＝1.8 J ，根据W＝－ΔE p 知，弹性势能减少1.8 J ，C 正确．【考点】弹力做功与弹性势能的关系【题点】图象法或平均值法求弹力做功一、选择题考点一弹性势能的理解1．如图1所示的几个运动过程中，物体的弹性势能增加的是()图1A．如图甲，撑杆跳高的运动员上升的过程中，杆的弹性势能B．如图乙，人拉长弹簧的过程中，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 B解析选项A、C、D中物体的形变量均减小，所以弹性势能均减少，B中物体的形变量增大，所以弹性势能增加，故B正确．2.如图2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()图2A．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答案 D解析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．3.某同学在桌面上用一个小钢球和一个弹簧来探究弹簧的弹性势能．弹簧一端固定(如图3所示)，另一端用钢球压缩弹簧后释放，钢球被弹出后落地．当他发现弹簧压缩得越多，钢球被弹出得越远，由此能得出的结论应是()图3A．弹性势能与形变量有关，形变量越大，弹性势能越大B．弹性势能与形变量有关，形变量越大，弹性势能越小C．弹性势能与劲度系数有关，劲度系数越大，弹性势能越大D．弹性势能与劲度系数有关，劲度系数越大，弹性势能越小答案 A4.如图4所示，轻质弹簧下悬挂一个小球，手掌托小球使之缓慢上移，弹簧恢复原长时迅速撤去手掌使小球开始下落．不计空气阻力，取弹簧处于原长时的弹性势能为零．撤去手掌后，下列说法正确的是()图4A．刚撤去手掌瞬间，弹簧弹力等于小球重力B．小球速度最大时，弹簧的弹性势能为零C．弹簧的弹性势能最大时，小球速度为零D．小球运动到最高点时，弹簧的弹性势能最大答案 C解析刚撤去手掌时，小球处于运动最高点，弹簧处于原长，弹力为零，弹性势能为零，所以A、D错误；当小球速度最大时，加速度等于零，即弹力等于重力，弹簧弹性势能不为零，所以B错误；当下落到最低点时弹性势能最大，小球速度为零，故C正确．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5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()图5A．h越大，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越大，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答案 B解析最终小球静止在A点时，通过受力分析，小球受自身重力mg与弹簧的弹力kx大小相等，由mg＝kx得，弹簧在A点的压缩量x与h无关，弹簧在A点的弹性势能与h无关．6.如图6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的大小关系及弹性势能的变化ΔE p，下列说法中正确的是()图6A．E p1＝E p2B．E p1＞E p2C．ΔE p＞0 D．ΔE p＜0答案 A解析开始时弹簧形变量为x1，有kx1＝mg.设B刚要离开地面时弹簧形变量为x2，有kx2＝mg，则x1＝x2，所以E p1＝E p2，ΔE p＝0，A对．7.如图7所示，质量不计的弹簧一端固定在地面上，弹簧竖直放置，将一小球从距弹簧自由端高度分别为h1、h2的地方先后由静止释放，h1＞h2，小球接触到弹簧后向下运动压缩弹簧，从开始释放小球到获得最大速度的过程中，小球重力势能的减少量ΔE1、ΔE2的关系及弹簧弹性势能的增加量ΔE p1、ΔE p2的关系中，正确的一组是()图7A．ΔE1＝ΔE2，ΔE p1＝ΔE p2B．ΔE1＞ΔE2，ΔE p1＝ΔE p2C．ΔE1＝ΔE2，ΔE p1＞ΔE p2D．ΔE1＞ΔE2，ΔE p1＞ΔE p2答案 B解析小球速度最大的条件是弹簧弹力等于小球重力，两种情况下，对应于同一位置，故ΔE p1＝ΔE p2，由于h1＞h2，所以ΔE1＞ΔE2，B正确．考点二弹力做功弹性势能的变化8.如图8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在同一水平面且使弹簧保持原长的A点无初速度释放，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()图8A．重力做正功，弹力不做功B．重力做正功，弹力做负功，弹性势能减小C．若用与弹簧原长相等的不可伸长的细绳代替弹簧后，重力做正功，弹力不做功D．若用与弹簧原长相等的不可伸长的细绳代替弹簧后，重力做功不变，弹力不做功答案 C解析用不可伸长的细绳拴住重物向下摆动时，重力做正功，弹力不做功，C对；用弹簧拴住重物向下摆动时，弹簧要伸长，重物轨迹不是圆弧，弹力做负功，弹性势能增加，重力做正功，且做功多，所以A、B、D均错．9.如图9所示，小球自a点由静止自由下落，到b点与竖直放置的轻弹簧接触，到c点时弹簧被压缩到最短，不计空气阻力，则小球在a→b→c的运动过程中()图9A．小球的加速度在ab段不变，在bc段逐渐变小B．小球的速度在bc段逐渐减小C．小球的重力势能在a→b过程中不变，在b→c过程中不断减小D．弹簧的弹性势能在bc段不断增大答案 D解析小球在ab段做自由落体运动，a＝g不变；在bc段小球受到的重力开始大于弹力，直至重力等于弹力大小，此过程中，小球受到的合外力向下，且不断减小，故小球做加速度减小、速度不断增大的变加速运动；过平衡点之后，小球继续压缩弹簧，受到的重力小于弹力，直至压缩弹簧最短到c点，此过程中，小球受到的合外力向上，且不断增大，故小球做加速度不断增大的减速运动，故A、B错误；小球在a→b→c的过程中，高度越来越低，重力做正功，重力势能不断减小，故C错误；小球在bc段，弹簧被压缩得越来越短，形变量增大，弹力对小球做负功，弹性势能不断增大，故D正确．10.一个小孩在蹦床上做游戏，他从高处落到蹦床上后又被弹起到原高度，小孩从高处开始下落到弹回的整个过程中，他运动的速度v随时间t变化的图象如图10所示，图中Oa段为直线，则根据该图象可知，蹦床的弹性势能增大的过程所对应的时间间隔为()图10A．仅在t1到t2的时间内B．仅在t2到t3的时间内C．在t1到t3的时间内D．在t1到t4的时间内答案 C解析小孩从高处落下，在0～t1时间内小孩只受重力作用；在t1～t2时间内加速度减小，说明小孩又受到了弹力作用，蹦床受到压力；t3时刻，小孩的速度为零，蹦床受到的压力最大，弹性势能也最大；t3时刻后小孩反弹，蹦床的弹性势能减小，故选项C正确．【考点】弹力做功与弹性势能的关系【题点】弹力做功与弹性势能关系的应用11．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11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(取g＝10 m/s2)()图11A．3.1 J B．3.5 JC．1.8 J D．2.0 J答案 A解析物块与水平面间的滑动摩擦力为F 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＝F f x＝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．【考点】弹力做功与弹性势能的关系【题点】弹力做功与弹性势能关系的应用二、非选择题12.(探究影响弹性势能的因素)如图12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水平轨道的左端，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．图12(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)为了探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)重力势能小球质量小球上升的高度(3)设计的记录数据表格如下表所示小球的质量m＝________kg13.(探究弹性势能的表达式)某同学利用自己设计的弹簧弹射器做“验证弹簧弹性势能E p ＝12kx 2(k 为弹簧的劲度系数，x 为弹簧的形变量)”的实验，装置如图13(a)所示．水平放置的弹射器将质量为m 的小球弹射出去，测出小球通过两个竖直放置的光电门的时间间隔为t ，用刻度尺测出弹簧的压缩量为x ，甲、乙光电门的间距为L ，忽略一切阻力．(已知动能的表达式E k ＝12m v 2)图13(1)小球被弹射出的速度大小v ＝________，求得弹簧弹性势能E p ＝________；(用题目中的字母表示)(2)该同学测出多组数据，计算并画出如图(b)所示E p 与x 2的关系图线，从而验证了它们之间的关系．根据图线求得弹簧的劲度系数k ＝________ N/m ；(3)由于重力作用，小球被弹出去后运动轨迹会向下有所偏转，这对实验结果________影响(选填“有”或“无”)．答案 (1)L t mL 22t 2(2)200 (3)无解析 (1)由题图(a)可知，弹簧在小球进入光电门之前就已经恢复形变，且此时弹簧的弹性势能全部转化为小球的动能，故小球被弹射出的速度等于小球通过光电门时的水平速度，即v＝L t ，E p ＝12m v 2＝12m ⎝⎛⎭⎫L t 2＝mL 22t2. (2)由题图(b)读出数据并代入公式E p ＝12kx 2，得0.01 J ＝12×k ×1×10－4 m 2，解得k ＝200 N/m.(3)由力作用的独立性可知，重力不影响水平方向的分运动，无论有没有重力做功，小球的水平速度都不会变化．【考点】影响弹性势能大小的因素 【题点】探究弹性势能的表达式。
常见的功能关系ppt课件
即物块将以v＝1 m/s的速度完成4.8 m的路程，
由功能关系得：W＝ΔEp＋ΔEk＝mgLsin θ＋12mv2＝255 J. 7
(2)电动机做功使小物体机械能增 加，同时小物体与传送带间因摩 擦产生热量Q，由v＝at得
A．物块的机械能逐渐增加
B．软绳重力势能共减少了mgl/4
C．物块重力势能的减少等于软绳克服摩擦力所做的功 D．软绳重力势能的减少小于其动能的增加与克服摩擦 力所做功之和
6
例 4.如图所示，传送带与水平面之间的夹角 θ＝30°，其上 A、B 两点
间的距离 L＝5 m，传送带在电动机的带动下以 v＝1 m/s 的速度匀速
A．重力做功2mgR B．机械能减少mgR C．合外力做功mgR D．克服摩擦力做功mgR
5
例3.如图所示，倾角θ ＝30°的粗糙斜面固定在地面上， 长为l、质量为m、粗细均匀、质量分布均匀的软绳置于斜
面上，其上端与斜面顶端齐平．用细线将物块与软绳连接， 物块由静止释放后向下运动，直到软绳刚好全部离开斜面 (此时物块未到达地面)，在此过程中( BD )
1
1.功是能量转化的量度，即做了多少功就 有多少能量发生了转化．
2.做功的过程一定伴随着能量的转化，而且 能量的转化必须通过做功来实现．
2
3.常见的几种功能对应关系
(1)合外力做功等于物体动能的改变，即：
W合＝Ek2－Ek1＝Δ Ek (动能定理)
(2)重力做功等于物体重力势能的减少量，即：
WG＝－（Ep2－Ep1）＝－ΔEp
A.货物的动能一定增加(mah-mgh) B.货物的机械能一定增加mah C.货物的重力势能一定增加mah D.货物的机械能一定增加(mah+mgh)
弹力与弹性势能
弹力与弹性势能弹力和弹性势能是物体在受力后恢复原状时所涉及的重要概念。
在物理学中，弹力是指当物体受到外力作用时发生的形变所产生的恢复力。
而弹性势能是指物体在发生形变后由于恢复力而储存的能量。
本文将详细介绍弹力和弹性势能的定义、计算方法以及应用领域。
一、弹力当物体受到外力作用时，会发生形变。
这种形变产生的恢复力称为弹力。
弹力的大小与物体的形变程度成正比，但方向与形变方向相反。
弹力可以使物体回复到未形变的原状，也可以使物体产生振动。
弹力的计算可以根据胡克定律进行。
胡克定律描述了弹簧的弹性行为，也可以用于描述其他弹性体的行为。
根据胡克定律，弹簧的弹力与其形变程度成正比，公式为 F = kx，其中F为弹力，k为弹簧的劲度系数，x为形变程度。
除了弹簧，其他物体如弦线、橡胶等也有自己的弹性特性。
弹性体的弹力计算可以通过类似的方法进行，只需根据物体的特性确定相关参数。
二、弹性势能当物体发生形变并受到弹力时，会储存弹性势能。
弹性势能是由于形变产生的恢复力而储存的能量。
当恢复力作用于物体上时，物体会回复到未形变的原状，而恢复的同时也释放出弹性势能。
弹性势能的计算可以通过以下公式进行：E = 0.5kx²，其中E为弹性势能，k为弹簧的劲度系数，x为形变程度。
该公式可以推广到其他弹性体上，只需确定相应的劲度系数和形变程度。
弹性势能是储存在物体内部的一种能量形式。
该能量可以被用于做功或转化为其他形式的能量，例如热能。
弹性势能的大小取决于形变的程度和物体的特性。
三、应用领域弹力和弹性势能在各个领域中都有广泛的应用。
在机械工程中，弹性体常用于弹簧、振动系统和减震装置等。
利用弹力和弹性势能的特性，可以实现各种机械装置的设计和控制。
在建筑工程中，弹性体可用于结构的稳定性分析和设计。
通过考虑弹性势能和弹力，可以预测建筑物在受到外力冲击或自然震动时的响应，并采取相应的措施以确保结构的安全性。
在材料科学中，了解材料的弹性特性是制定合适的材料选择和设计方案的基础。
第五章第3讲机械能守恒定律-2025年高考物理一轮复习PPT课件
答案
高考一轮总复习•物理
第13页
解析：当重力和弹簧弹力大小相等时，小球速度最大，此时加速度为零，选项 A、B 错 误；小球、地球、弹簧所组成的系统在此过程中只有重力和弹簧弹力做功，机械能守恒，选 项 C 正确；小球的机械能指动能与重力势能之和，从 A 到 B 过程中，弹力做正功，机械能增 加，脱离弹簧后，小球只受重力，机械能守恒，选项 D 正确．
转化法 与其他形式能的转化，则机械能守恒
高考一轮总复习•物理
第19页
典例 1 (2024·广东广州五地六校模拟)如图所示为“反向蹦极”运动简化示意图．假设 弹性轻绳的上端固定在 O 点，拉长后将下端固定在体验者身上，并通过扣环和地面固定， 打开扣环，人从 A 点静止释放，沿竖直方向经 B 点上升到最高位置 C 点，在 B 点时速度最 大．不计空气阻力，则下列说法正确的是( )
从 A→O：W 弹>0，Ep↓；从 O→B：W 弹<0，Ep↑
高考一轮总复习•物理
第9页
三、机械能守恒定律 1．机械能：动能 和 势能 统称为机械能，其中势能包括 弹性势能 和 重力势能 ．
2．机械能守恒定律
(1)内容：在只有 重力或弹力 的机械能 保持不变 ．
做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总
A．初速度 v0 越小，ΔF 越大 B．初速度 v0 越大，ΔF 越大 C．绳长 l 越长，ΔF 越大 D．小球的质量 m 越大，ΔF 越大
高考一轮总复习•物理
第8页
2．弹力做功与弹性势能变化的关系
(1)弹力做功与弹性势能变化的关系类似于重力做功与重力势能变化的关系，用公式表
示：W＝ Ep1－Ep2
.
(2)对于弹性势能，一般物体的弹性形变量越大，弹性势能 越大 .
1_1.讲解部分PPT
用恒力F把物块从A拉到B,绳子对物块做的功W=
F·
h sin
h sin
弹簧由伸长x1被继续拉至伸长x2的过程中,克服弹
力做功W= kx1 kx2·(x2-x1)
2
一水平拉力F拉着一物体在水平面上运动的位移 为x0,图线与横轴所围面积表示拉力所做的功,W= 1 F0x0
2 2 gR 。
5
甲
乙
(2)当A、B球的速度为零时,A球沿碗表面运动的位移最大,设为x,如图乙
所示。由相似三角形得 2R= 4R2 x2 ,A球下降的高度h= x 4R2 x2,从
x
h
2R
静止释放至A球运动位移最大的过程中,由机械能守恒定律得2mgh-mgx=
0,解得x= 3R。
答案 (1)2 2 2 gR (2) 3 R
6.变力做功的计算 1)计算功的方法
方法
以例说法
用力F把小球从A处缓慢拉到B处,F做功为WF,则 有WF-mgl(1-cos θ)=0,得WF=mgl(1-cos θ)
质量为m的木块在水平面内做圆周运动,运动一 周克服摩擦力做功Wf=f·Δx1+f·Δx2+f·Δx3+…=f(Δx1 +Δx2+Δx3+…)=f·2πR
处于伸直状态,故A、B速度相同,故4mg(x1+x2) sin α=mg(x1+x2)+1 (4m+m)
2
vB2m,解得vBm =2g
m ,所以A获得的最大速度为2g
5k
m ,故B项正确;C刚离开
5k
地面时,B的加速度为0,故C项错误;从释放A到C刚离开地面的过程中,A、
弹性势能(精品)
第2课时 弹性势能
观 察
三张图中的 物体有什么 共同点？
1 定义： 发生形变的物体，在恢复原状时能够对外 做功，因而具有能量，这种能叫做弹性势 能。
2 决定因素： 与形变程度有关，形变越厉害，弹性势 能就越大； 与弹簧的劲度系数有关，k越大，弹性势 能就越大
3 弹簧弹性势能表达式：
能的增加量． (2)弹簧的劲度系数(g取10 N/kg)． 【思路点拨】 本题的关键是表示出弹力做功， 由于弹力是变力，不能直接用功的公式表示，但可 由木块平衡，用力F与G表示弹力，从而表示出弹 力的功．
【自主解答】 (1)木块下移 0.10 m 的过 程中，力 F 和重力做的功全部用于增加 弹簧的弹性势能，故弹性势能的增加量 为 ΔEp ＝ WF ＋ mgh ＝ (2.5 ＋ 2.0×10×0.10) J＝4.5 J . (2)由平衡条件得，木块再次处于平衡时 ΔF＝k·Δl ΔF 50 所以劲度系数 k＝ ＝ N/m＝500 Δl 0.10 N/m.
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 1 2 洁，为 Ep＝ kx . 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
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：选ACD.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，故选项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，选项C正确．在国际单位制中，能的 单位跟功的单位相同，都是焦耳，选项D正 确．
新人教版物理必修二课件%3A7.5 探究弹性势能的表达式 (共14张PPT)
9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。 2021/3/172021/3/17Wednesday, March 17, 2021
10、人的志向通常和他们的能力成正比例。2021/3/172021/3/172021/3/173/17/2021 5:18:38 PM 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。2021/3/172021/3/172021/3/17Mar-2117-Mar-21 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2021/3/172021/3/172021/3/17Wednesday, March 17, 2021 13、志不立，天下无可成之事。2021/3/172021/3/172021/3/172021/3/173/17/2021
。2021年3月17日星期三2021/3/172021/3/172021/3/17
15、会当凌绝顶，一览众山小。2021年3月2021/3/172021/3/172021/3/173/17/2021
16、如果一个人不知道他要驶向哪头，那么任何风都不是顺风。2021/3/172021/3/17March 17, 2021
THE END 17、一个人如果不到最高峰，他就没有片刻的安宁，他也就不会感到生命的恬静和光荣。2021/3/172021/3/172021/3/172021/3/17
谢谢观看
4、在排球比赛中，某运动员用400N的力把质 量为270g的排球从2.8m的高度扣向对方的场 地中，在球被扣到落地过程中，排球的重力 势能变化了多少？（g取10m/s2）
解：选地面为参考平面，则Δh＝2.8m EP＝mgΔh＝0.27×10×2.8J＝7.56J
弹簧弹力做功ppt课件
2 选取特殊位置，使弹簧弹力做功为零
2.1 选取同一位置，弹簧弹力做功为零
例6(05全国高考)．如图4，质量为m1的物体A 经一轻质弹簧与下方地面上的质量为m2的物 体B相连，弹簧的劲度系数为k，A、B都处于 静止状态。一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮， 一端连物体A，另一端连一轻挂钩。开始时各 段绳都处于伸直状态，A上方的一段绳沿竖直 方向。现在挂钩上挂一质量为m3的物体C并从 静止状态释放，已知它恰好能使B离开地面但 不继续上升。若将C换成另一个质量为(m1+m3) 的物体D，仍从上述初始位置由静止状态释放， 则这次B刚离地时D的速度的大小是多少？已知重力加速度为g。
三.分离的临界问题
例8.一弹簧秤秤盘的质量M=1.5kg，盘内放一个质量 m=10.5kg的物体P，弹簧质量忽略不计，轻弹簧的 劲度系数k=800N/m，系统原来处于静止状态，如图 所示．现给物体P施加一竖直向上的拉力F，使P由 静止开始向上作匀加速直线运动．已知在前0.2s时 间内F是变力，在0.2s以后是恒力．求物体匀加速运 动的加速度多大？取g=10m/s2．
VIP有效期内享有搜索结果页以及文档阅读页免广告特权，清爽阅读没有阻碍。
知识影响格局，格局决定命运！ 多端互通
抽奖特权
VIP有效期内可以无限制将选中的文档内容一键发送到手机，轻松实现多端同步。 开通VIP后可以在VIP福利专区不定期抽奖，千万奖池送不停！
福利特权
开通VIP后可在VIP福利专区定期领取多种福利礼券。
1.2 利用功能原理转化
例5(11福建高考)．设质量为m的鱼饵到达管口C时， 对管壁的作用力恰好为零。不计鱼饵在运 动过程中的机械能损失，且锁定和解除锁 定时，均不改变弹簧的弹性势能。已知重 力加速度为g。求： (1)质量为m的鱼饵到达管口C时的速度大 小v1；(2)弹簧压缩到0.5R时的弹性势能Ep；
专题3：弹性势能(课件)高一物理(人教版2019必修第二册)
课堂练习
【练习2】如图所示，在光滑水平桌面上有一根轻质弹簧，将弹簧一端
固定，另一端施以水平拉力弹簧缓慢伸长。使弹簧伸长量为x时，外力
对弹簧做功W1，使弹簧伸长量为2x时，外力对弹簧做功W2，弹簧始终处 在弹性限度内，则（ ）
A．W2=W1 B．W2=2W1
C．W2=3W1 D．W2=4W1
拉力在全过程中所做的功为： W拉＝F1Δl1＋F2Δl2＋F3Δl3＋…
怎样 计算 这个 求和 公式
三、微元法与图像法相结合
拉力所 做的功 等于图 线与横 轴所围 的面积
F5 F4 F3 F2 F1
Δl1 Δl2 Δl3 Δl4 Δl5
l
W拉＝12 k l 2
F=kl
F拉
第三部分：弹性势能与弹力做功的关系
二、探究影响弹性势能的因素
1.实验设计： 2.实验方法：控制变量法(1)改变l (2)改变弹簧劲度系数k 3.实验结论：(1)与弹簧形变量l有关 (2)与弹簧劲度系数k有关
形变量l一定,弹簧的劲度系数k越大，弹性势能越大； 弹簧劲度系数k一定，弹簧的形变量ΔL越大，弹性势能也越大。
三、问题与思考
F=kl
F 0 F kl 22
W Fl 1 kl2 2
二、微元法
Δl1 Δl2 Δl3 Δl4 Δl5
l
F拉
把弹簧从A到B的过程分成很多小段：Δl1、Δl2、Δl3… 在各个小段上，弹力可近似认为是不变的：F1、F2、F3 … 在各小段上，拉力做的功分别是：F1Δl1、F2Δl2、F3Δl3 …
表
WF弹＝EP1－EP2
达 式
＝ -△ EP
影响弹性势能大小的因素:k和l
弹性 势能
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2、表达式
W 弹=－ Ep1 2kx121 2kx22
W弹=EP1-EP2
精品课件
8
1.一物体以初速度v0冲向与竖起墙壁相连 的轻质弹簧，墙壁与物体间的弹簧被物体 压缩，在此过程中，下列说法正确的（BCD）
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
探究弹力做功与弹性 势能的变化关系
精品课件
1
探究1：用外力将弹簧从原长缓慢拉 长X,弹簧的劲度系数为K.计算弹力 所做的功？
X
精品课件
2
探究2.如图用力推小球，将弹 簧压缩x，弹簧的劲度系数为 K。释放后小球被弹出的过程 中，弹力做功多大？
F
V
X
精品课件
3
一、弹性势能
1.定义：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EpE弹
精品课件
13
感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络， 如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！
感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络， 如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！
物体处于静止状态。当撤去F后，物 体将向右运动，在物体向右运动过
程中，下列说法正确的是：
A、弹簧的弹性势能逐渐减小
F
B、弹簧的弹性势能逐渐增大
B
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
精品课件
11
4、如下图所示，小球从高处下落到竖直放置 的轻弹簧 上，在将弹簧压缩到最短的整个过 程中，下列关于能量 的叙述中正确的是 （D ） （A）重力势能和动能之和总保持不变 （B）重力势能和弹性势能之和总保持不变 （C）动能和弹性势能之和总保持不变 （D）重力势能、弹性势能和动能 之和总保持不变
精品课件
9
2.如图，在一次“蹦极”运 动中，人由高空跃下到最低 点的整个过程中，下列说法 正确的是： A.重力对人做正功
B.人的重力势能减小了 C.“蹦极”绳对人做负功
D.“蹦极”绳的弹性势能增 加了
精品课件
10
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
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
精品课件
5
探究3.若从压缩量X1运动到压 缩量为X2的过程中，弹力做功是 多少？
F
V
X2 X1
精品课件
6
探究4.若从伸长量X1拉到伸长量为 X2的过程中，弹力做功是多少？
o
x1
F
X2
精品课件
7
二、弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系 1、弹簧弹力做正功，弹性势能减少 弹簧弹力做负功，弹性势能增加
量叫弹性势能
2.表达式: E弹
3.单位：焦耳J
1 2
kx2
4.说明：1）弹性势能是相对系统而言。 发生形变的物体上所有质点因相对位置改 变而具有的能量。
2）弹性势能也是相对的，对弹簧，一般
规定零势能点在原长精品位课件 置。
4
巩固练习：
1、关于弹簧的弹性势能，下列说法中正确（ C ） 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