2019-2020学年高中物理 第7章 机械能守恒定律 5 探究弹性势能的表达式课件 新人教版必修2

5探究弹性势能的表达式同学们，上一节我们学习了重力势能，首先请大家回顾一下有关知识，然后回答下面的几个问题：1．如图所示，质量相同的A、B两物体分别从静止开始落下两口井甲和乙，已知甲井比乙井深，以地面为零势能面，则两物体落到井底时，它们的重力势能EpA、EpB的关系是()A．EpA＞EpBB．EpA＜EpBC．EpA＝EpBD．无法比较【答案】B【解析】根据Ep＝mgh，A、B重力势能均为负，所以EpAEpB，B正确．2．下列关于重力势能与重力做功的说法正确的是()A．重力势能具有绝对性，且只能是物体和地球共同具有的B．重力做功的大小与物体的运动路径有关C．零势能点选取不同，重力势能及重力势能的变化都会发生变化，D．重力势能增加了2J，其重力一定做了－2J的功【答案】D【解析】重力势能的大小和零势能点的选取有关，所以重力势能具有相对性，且只能是物体和地球共同具有的，A错误；重力做功和路径无关，只和始末高度差有关，B错误；零势能点的选取会影响到重力势能的大小，但是不会影响到重力势能变化量的大小，因为重力势能变化和重力做功有关，而重力做功和高度差有关，与零势能点的选取无关，C错误；重力做了多少功，就有多少重力势能发生变化，重力做正功，重力势能减小，重力做负功，重力势能增加，故D正确．一、弹性势能发生弹性形变的物体，它的各部分之间由于存在着______的相互作用而具有的势能，称为弹性势能．二、探究弹性势能的表达式1．猜想依据重力势能与物体被举起的_________有关，则弹性势可能与弹簧被拉伸的________有关；重力势能与物体质量有关，弹性势能可能与弹簧的____________有关．弹力高度长度劲度系数2．猜想结论弹簧的弹性势能与弹簧________和__________有关．同一个弹簧，拉伸的长度________，弹簧的弹性势能越大；在拉伸长度相同时，劲度系数________，弹性势能越大．3．探究思路弹力做功与弹性势能变化的关系与________做功与重力势能变化的关系：弹力做正功，弹性势能_______，弹力做负功，弹性势能______．形变量劲度系数越长越大重力减少增加运动员将箭射出，弓在恢复原状的过程中，弓的弹性势能如何变化？【答案】弓的形变量减小，弹性势能减小．1．弹性势能产生的原因(1)物体发生了弹性形变．(2)物体各部分之间有弹力的作用．2．弹簧弹性势能大小的影响因素(1)弹簧的劲度系数．(2)弹簧的形变量．对弹性势能的理解3．弹性势能的表达式(1)弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系：W＝－ΔEp，弹簧弹力做正功，弹性势能减少，减少的弹性势能等于弹簧弹力做的功；弹簧弹力做负功，弹性势能增加，增加的弹性势能等于克服弹簧弹力做的功．(2)弹簧弹力做功：根据胡克定律作弹簧弹力F与伸长量l的关系图象，如图所示，由功的公式W＝Fl知，图象与横轴所围图形的面积表示克服弹力F所做的功，由此求得弹簧弹力做功W＝－12kl2．(3)弹性势能的表达式：由W＝－ΔEp得，Ep＝12kl2．例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解析：由弹性势能的定义和相关因素进行判断．发生弹性形变的物体的各部分之间，由于弹力作用而具有的势能，叫做弹性势能．所以，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．物体发生了形变，若是非弹性形变，无弹力作用，则物体就不具有弹性势能．弹簧的弹性势能除了跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关外，还跟弹簧劲度系数的大小有关．答案：AB1．(2017西夏名校月考)关于弹簧的弹性势能，下列说法不正确的是()A．弹簧的弹性势能跟拉伸(或压缩)的长度有关B．弹簧的弹性势能跟弹簧的劲度系数有关C．同一弹簧，在弹性限度内，形变量越大，弹性势能越大D．弹性势能的大小跟使弹簧发生形变的物体有关【答案】D【解析】弹簧的弹性势能是由于弹簧发生弹性形变而具有的势能，拉伸(或压缩)的长度越大，弹性势能越大，故A正确．弹簧的弹性势能跟弹簧的劲度系数有关，形变量相同时，劲度系数越大，弹性势能越大，故B正确．对于同一弹簧，在弹性限度内，劲度系数一定，形变量越大，弹性势能越大，故C正确．弹簧的弹性势能跟弹簧的劲度系数和形变量有关，与使弹簧发生形变的物体无关，故D错误．本题选错误的，故选D．弹性势能与重力势能的比较比较弹性势能重力势能定义发生弹性形变的物体各部分之间由于弹力的相互作用而具有的势能物体由于被举高及地球的吸引作用而具有的势能表达式Ep＝12kl2Ep＝mgh比较弹性势能重力势能相对性弹性势能与参考平面的选取有关，通常选弹簧自然伸长时弹性势能为零重力势能与参考平面的选取有关，但重力势能的变化与参考平面无关系统性弹性势能是弹簧本身具有的能量重力势能是物体与地球共同具有的能量功能关系W弹＝－ΔEpWG＝－ΔEp联系两种势能分别以弹力、重力的存在为前提，又由物体的初、末位置决定，在一定条件下可以转化例2关于势能的几种说法中，正确的是()A．势能是物体系中各相互作用的物体的相对位置所决定的能量，势能是系统共有的B．重力势能的大小是相对的，但变化量大小是绝对的C．重力做的功等于重力势能的变化量D．在弹性限度内，弹簧的形变量越大，弹性势能也越大解析：势能是物体系中各相互作用的物体的相对位置所决定的能量，势能是系统共有的，A正确；对不同的参考平面，重力势能的大小不同，但重力势能的变化量是绝对的，B正确；由WG＝－ΔEp知，C错误；弹性势能大小与弹簧形变量及弹簧的劲度系数有关，在弹性限度内，弹簧的形变量越大，弹性势能也越大，D正确．答案：ABD2．(多选)“蹦极”运动中，人由高空跌下，到最低点的整个过程中，下列说法中正确的是()A．重力对人做正功B．人的重力势能增加了C．橡皮绳对人做负功D．橡皮绳的弹性势能增加了【答案】ACD【解析】在“蹦极”运动中，人由高空跌下到最低点的过程中，重力方向和位移方向均向下，重力对物体做正功，重力势能减少，A选项正确，B选项错误．在人和橡皮绳相互作用的过程中，橡皮绳对人的拉力向上，人的位移方向向下，绳的拉力对人做负功，橡皮绳的弹性势能也增加了，C、D选项正确．