人教版高中物理必修2第七章第5节探究弹性势能的表达式PPT优秀课件

第七章　机械能守恒定律第五节　探究弹性势能的表达式

拉满的弯弓可以把箭射出去；压缩的弹簧可以把小球弹得很远；上

紧的钟表发条能够驱动表针走动．可见，发生弹性形变的物体在恢复原状的过程中能够做功，说明它具有能量．

1．了解探究弹性势能表达式的思路．2．理解弹性势能的概念，会分析决定弹簧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．

一、弹性势能

1．弹性势能的概念．

发生弹性形变的物体各部分之间，由于有弹力的相互作用而具有势

能．

2．探究弹性势能的表达式．

(1)猜想依据．

弹性势能与重力势能同属势能．重力势能与物体被举起的高度有

关，故弹性势能可能与弹簧的形变量有关；不同质量物体高度相同时，

重力势能不同，形变量相同但劲度系数k不同的弹簧，弹性势能不同，

因此弹性势能表达式中应含有形变量和劲度系数．

(2)弹性势能与弹力做功的关系：

重力势能的变化等于克服重力做的功，故弹性势能的变化等于克服弹力做的功．当用外力拉弹簧时，弹力做的功等于克服拉力做的功．

(3)拉力做功的计算．

①微元法：用微分的办法，把每一小段位移上的力看成恒力，则W＝F1Δl1＋F2Δl2＋F3Δl3＋…

②图象法：每段弹力的功就可用图中细窄的矩形面积表示，整个三角形的面积就表示弹力在整个过程中做的功．

(4)猜想结论．

弹性势能与弹簧的形变量l和劲度系数k有关．当形变量l相同时，劲

度系数k越大，弹性势能越大；在劲度系数k相同时，形变量l越大，弹

性势能越大．

弹簧弹力做功的求解方法

一、图象法

作出弹力F随弹簧形变量l变化的关系图象即F－l图象，如图所示．

在图象上，图线与l轴所围面积即为弹力F在这段位移l上所做的功．

二、典例剖析

　弹簧原长L0＝15 cm，受拉力作用后弹簧逐渐伸长，当弹簧伸长

到L1＝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？

《弹力》教学设计

一、设计思想

高一新生正处于从初中物理向高中物理跨越阶段的特点，本节教材在文字叙述上非常简洁并配有大量的插图。内容直观、感性，较易为学生接受，加上学生们在初中时对弹力已有了一定的感性认识与理论基础，若只是照本宣科，教学会很空泛。教师觉得“没戏可唱”，学生则有“炒冷饭”之感。因此将弹力这节课设计成了探究性学习课，采用了“参与──体验──内化──外延”的物理课堂教学模式，由教师创设情景，让学生自己提出想要知道的问题，在教师的引导下，通过全班同学的讨论，自评和互评来不断完善。教师在教学中通过具体的实例、实验，激发学生的求知欲望，让学生主动参与到探究的过程，成为学习的主体，积极主动地获取知识和能力

本教学设计特别强调了对实验的挖掘。通过引入新课时设计的实验，培养学生的问题意识和激发学生的学习兴趣。通过教学中的若干个演示实验的设计，特别是精心设计了研究桌面的微小形变实验，使学生感悟科学的探究方法和强化创新的意识。学生在互动和探索的过程中，培养学生的合作精神、获得探究的成功体验，使原本平淡的课堂教学变得充实、饱满、有声有色。

二、教材分析

《弹力》是高中物理新课程（必修1）第三章第二节的内容，是力学的核心内容之一，在整个高中物理中占有相当重要的地位，是以后正确进行受力分析的基础。其重点是弹力产生的原因及弹力的方向，难点是常见的弹力方向的确定。教材从物体的明显形变引入，继而通过放大的思想演示“微小形变”的过程中，用实例引出了形变、弹性形变和弹力的概念。并通过研究形变来探究弹力产生的原因、弹力的方向和作用点，探究支持力、压力和绳子的拉力这几种弹力产生的原因和方向。对于胡克定律的教学，要先让学生亲身经历体验，然后引导学生设计实验“探索弹力的大小与形变量大小之间的关系”，这种先从感性认识出发，上升到理性认识，再通过实验检验并进行具体运用的研究办法十分重要，在教学过程中应注意渗透。

K12教育资料（小初高学习）

K12教育资料（小初高学习） 1 第七章 第5节 探究弹性势能的表达式

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【强化基础】

1．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

解析：一个物体能对外做功，我们即说它具有能量；因此在研究能量时我们均是从做功开始研究的；故研究弹性势能应选从弹力做功入手分析．故选B．

答案：B

2．(多选)某缓冲装置可抽象成如图所示的简单模型．图中k1、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：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，由于两个弹簧相连，故它们之间的作用力等大，选项B正确；由于两弹簧的劲度系数不同，由胡克定律F＝kx可知，两弹簧形变量不同、长度不相等．两弹簧的弹力做功，则弹性势能将发生变化，选项D正确，选项C错误．

答案：BD

3．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

解析：将弹簧拉力器拉开的过程中，弹簧形变量变大，弹力变大，弹性势能变大，C选K12教育资料（小初高学习）

K12教育资料（小初高学习） 2 项正确．

答案：C

4．(多选)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．弹性势能具有势能的共性

解析：任何发生弹性形变的物体都具有弹性势能，任何具有弹性势能的物体一定发生了弹性形变，A、B正确；物体发生形变，若非弹性形变，则物体不具有弹性势能，C错误；弹性势能跟弹力有关，是由位置决定的能量，所以具有势能的共性，选项D正确．

第 1 页 共 7 页 高中物理人教版必修2第七章第5节探究弹性势能的表达式同步练习A卷

姓名:________ 班级:________ 成绩:________

一、

选择题 (共5题；共10分)

1.

（2分） (2017高二上·黑龙江开学考) 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，他的运动速度v随时间t变化的图线如图所示，图中只有Oa段和cd段为直线．则根据该图线可知，蹦床的弹性势能增大的过程所对应的时间间隔为（ ）

A . 仅在t1到t2的时间内

B . 仅在t2到t3的时间内

C . 仅在t1到t3的时间内

D . 在t1到t5的时间内

2. （2分） (2017高一下·石嘴山期末) 如图轻质弹簧长为L，竖直固定在地面上，质量为m的小球，由离地面高度为H处，由静止开始下落，正好落在弹簧上，使弹簧的最大压缩量为x，在下落过程中，小球受到的空气阻力恒为f，则弹簧在最短时具有的弹性势能为（ ）

A . （mg﹣f）（H﹣L+x）

B . mg（H﹣L+x）﹣f（H﹣L）

C . mgH﹣f（H﹣L）

第 2 页 共 7 页 D . mg（L﹣x）+f（H﹣L+x）

3.

（2分） (2017高一下·遂宁期末) 如图，小球自a点由静止自由下落，到b点时与弹簧接触，到c点时弹簧被压缩到最短，若不计弹簧质量和空气阻力，在小球由a→b→c的运动过程中，说法正确的是（ ）

A . 小球、弹簧和地球构成的系统总机械能守恒

B . 小球的重力势能随时间先减少后增加

C . 小球在b点时动能最大

D . 到c点时小球动能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量

4. （2分） (2017·洛阳模拟) 如图所示，光滑水平面上有质量均为m的物块A和B，B上固定一轻弹簧．B静止，A以速度v0水平向右运动，通过弹簧与B发生作用．作用过程中，弹簧获得的最大弹性势能EP为（ ）