对弹簧弹性势能再讨论

对弹簧弹性势能再讨论

物理组张曼丽在高一物理教学中对弹簧的弹性势能只做了简单介绍,即弹力做正功弹性势能减小,

弹力做负功弹性势能增加.没再深入分析讨论,而在作业练习中有些题目却要仔细推敲,

比如,有这样一道题:

如果取弹簧伸长∆X(∆X≠0)时弹性势能为零,则下列说法正确的是

A弹簧处于原长时，弹性势能为正值

B弹簧处于原长时，弹性势能为负值

C当弹簧压缩量为时，弹性势能值为零

D只要弹簧被压缩，弹性势能均为负值

解题以前我们来仔细分析一下弹性势能。我们刚学过的重力势能具有相对性，零势

能面的选择不同，重力势能是不同的．参考面上重力势能为零，参考面以上重力势能为

正，参考面以下重力势能为负。弹性势能也应该像重力势能一样，具有相对性，也可以

=1⁄2kx2 ,

用弹力做功来分析，且我们已经探究出弹性势能的表达式为E

p

当弹簧处于自然状态下，也就是既不伸长也不缩短时，势能为零，即取此时为弹性

势能零势能面，

当弹簧压缩时，弹簧对外界做负功，弹性势能增加，即弹性势能大于零，

当弹簧伸长时，弹簧对外界做负功，弹性势能增加，

即弹性势能大于零

即取弹簧原长处为零势能面,弹性势能都大于零.

结合弹性势能表达式,若用图像（势能曲线）表示如上图∆X

图1

时，设此时为弹性势能零势能面，

若弹簧被拉神x

o

相应的弹簧被压缩x

时也有弹性势能等于零，即有两个零势能面，

o

当弹簧恢复到原长过程中弹性势能减少，小于零，

到原长时最小

经过原长再压缩过程中弹性势能又增大，从最小变得越来越大，直到压缩量为到x

o 时，弹性势能又变为零。

势能曲线如图

∆X

由此可见,弹性势能作为势能的一种，也像其他势能一样，具有相对性，可以规定弹簧某任意长度时的势能为零势能，以此确定弹簧各长度时的弹性势能值．

尽管我们可以规定弹簧某任意长度时的势能为零势能，但一般为简单起见，规定弹簧处于自然状态下的势能为零势能

此题的结论就显而易见BC正确。

=1⁄2kx2 ,可使学生对弹性势能通过以上的讨论分析，利用弹性势能的一般表达式E

p

有更加深层次的认识，对弹性势能势能零点的选取及取值更加清晰。掌握好势能曲线能更好的分析应用势能的概念，能全面的掌握势能的共有性质：势能具有相对性，势能

零点可任意选取，势能可以取正值，也可以取负值。