探究弹性势能表式
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什么是弹性势能如何计算弹性势能弹性势能是物体在受到形变或变形后所存储的能量。
当物体发生弹性变形时,会由于分子、原子之间的相互作用力而产生弹性势能,这种能量可以用来回复物体的原始状态。
弹性势能的计算可以通过以下几种常见的物体形变情况来进行。
1. 弹簧形变的弹性势能计算:弹簧是最常见的弹性体之一,其弹性势能的计算可以通过钩子定律来实现。
当弹簧受外力拉伸或压缩时,形变量与外力之间存在线性关系。
假设弹簧恢复力的大小与形变量成正比,弹性势能可以通过下式计算:弹性势能 = 1/2 * k * x^2,其中,k是弹簧的劲度系数,x是形变量。
2. 拉伸杆的弹性势能计算:当物体为拉伸杆时,可以通过应变能的计算得到弹性势能。
拉伸杆在受到拉力时会发生长度的增加,形成应变。
假设拉伸杆的应变与外力之间存在线性关系,弹性势能可以通过下式计算:弹性势能= 1/2 * F * l * ε,其中,F是拉力的大小,l是原始长度,ε是单位长度的应变。
3. 弹性体的体积形变的弹性势能计算:对于弹性体发生体积形变,则可以通过体弹性模量来计算弹性势能。
假设体弹性模量为K,体积形变为V,则弹性势能可以通过下式计算:弹性势能 = 1/2 * K * V^2。
除了上述的常见形变情况,还有其他各种物体形变的计算方法,在具体问题中需要根据实际情况来使用适当的计算模型和公式。
弹性势能作为物体形变后储存的能量,是机械能的一种形式。
它在工程设计和物体力学研究中有重要的应用。
例如,在弹簧系统中,弹性势能的计算可以帮助我们研究和预测弹簧的弹性特性,从而应用于机械设计和结构分析。
同时,在弹性体的体积形变中,弹性势能的计算可以帮助我们了解物体在体积形变过程中的力学行为,从而在材料科学和土木工程领域中起到重要作用。
总结起来,弹性势能是物体在形变或变形后所储存的能量,可以通过不同的公式和模型来计算。
在实际应用中,我们需要根据具体的问题和形变情况选择合适的计算方法。
弹性势能的计算对于理解和预测物体的弹性特性以及在工程设计中的应用具有重要意义。
75探究弹性势能的表达式5探究弹性势能表的达式有关力弹知识的拉的开弓有关弹的力识撑知跳运杆动员手中弯曲的杆有弹关力知识压的缩的弹簧有关弹力的识知长的拉弹簧发生弹性变形的体物各的分之间,部由于弹力有相的互用而作具的势能叫有弹性势能(elticapotnteileanrege)。
节本课们我主探究要弹被簧长的拉情况弹性势能的的达式表。
猜想弹性:势的能达表式能可与几那物理个有关量类比?力势重能性弹势能高度h与关有且,成正比伸量l是正长关系吗比弹性能的表势式达可能那与几个理量有物关举?时重铃所受的杠力重它与的位置关无簧的拉弹力与拉伸的长度关有弹力与力重变的化规不一样,弹律势能性与重力势的表能达式很可能不也一。
样弹性能势的达表式能与那几个物可理量有?关对同一根与簧,弹长伸L越量长,性弹能势越。
大伸长量L相,同劲系度k越数,大性弹能势越大。
也结论与:簧弹伸长量的有有关L与弹簧的劲度系k数关有怎样到弹性势能得的表达呢式类比?力做功重GW力重能mg势h弹性势能簧弹力弹功怎做样算拉计力所的功做?在面附近地,力的大重小和向都不方发生化变所,以管不体移动的距物大小,重力的功可以离简单用重力与物体在竖地方向移动直距离乘积的表示;来对弹于力,况情要比重做功复杂力这,因为是当弹被簧拉伸,时簧弹拉力的的小会随大拉伸着距的离增大增大.也就而说:是弹力做功应该是一个变做力功的问题怎.样算计拉力所的做?功联想计匀算加直速线运动位移曾时经用的过法:方整把个运过程动分很成小段,每多个小中段物的速度的体化变较比小可以近似地,用小中任意一时段的速度和刻这小一段时间隔间乘相得这一到段位小的近移值,然似把后各小段移的位似值相近.当各加段小得分非小的时候,常得到的就是变匀速直运线动位的表移式达了.怎样计拉力算所做的?功方法怎样算计力拉做所功的?在小段各,拉上做的力功别是分Fl11,F2l,23Fl3,力拉全在过程所中做的是功F1l1F2l23l3F 怎样计算这个和求?式联想v算匀加计速线运动位移时直经用曾过的法方vvovotvovotvootvoot拉力功的计算方做法法方FoFlolFFkloolll拉力所做的功1W2kl2其中,是k弹的劲度系数,簧是l弹的簧长量伸或压缩量性势能弹的表达式根据我刚才的推论们,弹簧当处原于长弹性势、值能零时为,这弹簧个被长拉时弹L做的功力等就于弹被拉簧长L时弹弹簧势能性值的,以所有EP12lk2体会是能量功化的转度.量在以上究探我们规定中弹簧处,于然自状态下,也是既就不伸长也缩不时的短能为零势势.能不能能规定簧任意弹某长一度的势能时零为说你说想法.的此问可题类以比重力能的参考平面的规势.定如果们我规了定弹簧意长度时的势能任为零势能在弹,簧某一位从拉置零至能位置的势过程,中力所做的功就等于弹拉的弹性簧势能.然,这显规定自与长然度零为势能时从,位该置到零拉能的势位置功是的不的,所以同弹簧在,某位置一的弹时性势是与能势能零置的规位定关的有.对弹性能势的解1理.竖直一簧弹端固定下于平地水上,面小从弹簧球的上正方高为h的地方由自下落到弹簧上端,如图所,示几次经反以弹后球最终小弹在簧上止静于一某A点处,则(B)Ah愈大,弹簧.A点的压缩在愈量大B.弹簧在点的A压量与h缩关无C.愈h大最终,球静止小在A点时弹的弹性势簧愈能大.D小球第一次达A点时弹簧到的弹性能比最终势球静小在A止时点弹簧弹性的能大势B对性弹能势理解的2.物一体以初速度v冲向与0起墙壁相连的轻质弹竖,簧墙壁与物体间的弹被簧物压体,缩在此程中过下列,说法正确的是(B:DA)、物体弹簧做对的与弹功的簧缩量压正成B、比体向墙物移壁相动同的离距弹,做的功不相等C、力力弹正功,做弹的弹性簧能减势小D弹、做力负,弹功簧弹性势的增加能。
探究弹性势能表式
————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:
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探究弹性势能表达式导学案
公安县郑公中学李丽文
【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.
【重点】利用微元法和图象法计算变力做功的问题.
【难点】理解微元法把变力做功转化为恒力做功.
[知识链接] 1、功的概念 2、重力势能
【自主导学】
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。
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.
5、弹簧的弹性势能:只取决于弹簧的__________和_________。
跟与它相连的物体无关。
【例题解析】
例题:质量为m的物体(视为质点)放在水平地面上,物体上装着
一根长为l0,劲度系数为k的轻弹簧,现用手拉着弹簧的上端P缓
慢上提,如图所示,直到物体离开地面一段距离。
已知在这一过程
中,P点的位移是h,则物体重力势能的增加量是多少?弹簧的弹性
V
3
势能增加量为多大?
【夯实基础】
1、关于弹性势能下列说法中正确的是()
A、发生形变的物体都具有弹性势能
B、弹性势能是一个标量
C、弹性势能的单位在国际单位制中是焦耳
D、弹性势能是状态量
2、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、物体只要发生形变,就一定具有弹性势能
C、外力对弹性物体做功,物体的弹性势能就发生变化
D、发生弹性形变的物体,在它们恢复原状时都能对外界做功
3、在水平地面上放一竖直轻弹簧,弹簧上端与一个质量为2.0Kg的木块相连,若在木块上再作用一个竖直向下的力F,使木块缓慢向下移动0.10m,力F做功2.5J,此时木块再次处于平衡状态,力F的大小为50N,如图所示,则
⑴在木块下降0.1m的过程中弹性势能的增加量?
⑵弹簧的劲度系数?
【课堂检测】
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,用手拉住弹簧上端将物体缓缓提高H,则人做的功()A 等于MgH B 大于MgH C 小于MgH D 无法确定
2、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 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再减少
D、弹簧的弹性势能先减少再增加
3、上题中,在弹簧向右运动的过程中,弹簧弹力对物体的做功情况,下列说法正确的是()
A.弹簧对物体做正功B。
弹簧对物体做负功
C.弹簧先对物体做正功,后对物体做负功D。
弹簧先对物体做负功,后对物体做正功
4、下列关于弹簧的弹力和弹性势能的说法正确的是()
A、弹力与弹簧的形变量成正比,弹性势能与弹簧的形变量成正比
B、弹力与弹簧的形变量的平方成正比,弹性势能与弹簧的形变量成正比
C、弹力与弹簧的形变量成正比,弹性势能与弹簧的形变量的平方成正比。
D、弹力与弹簧的形变量的平方成正比,弹性势能与弹簧的形变量的平方成正比【反思】
F
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