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高中物理人教版 (新课标)必修25.探究弹性势能的表达式教学课件ppt
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这是一份高中物理人教版 (新课标)必修25.探究弹性势能的表达式教学课件ppt，共33页。PPT课件主要包含了核心要点突破，课堂互动讲练，知能优化训练，第五节，课前自主学案，劲度系数，伸长量，压缩量，减少量，图7－5－1等内容，欢迎下载使用。
课标定位学习目标：1.知道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．重点难点：弹力做功的计算方法及弹力做功与弹性势能变化的关系．
1．发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有____的相互作用而具有的势能叫做弹性势能．举例：卷紧的发条，拉长或压缩的弹簧，拉开的弓等都具有弹性势能．
2．弹簧弹性势能的大小与________、弹簧的______或______有关．二、弹力做功与弹性势能变化的关系1．弹力做正功时，弹性势能____，弹力做负功时，弹性势能____．2．弹力做的功等于弹性势能的______，即W＝－ΔEp＝Ep1－Ep2.
一、弹簧弹性势能的表达式1.如图7－5－1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．
2.根据胡克定律F＝kΔl画出F随Δl变化的图线如图7－5－2所示，根据W＝FΔl知，图线与横轴所围的面积应等于F所做的功，即图7－5－2
即时应用(即时突破，小试牛刀)1．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，它的弹性势能一定变小C．在拉伸长度相同时，k越大的弹簧，它的弹性势能越大D．弹簧在拉伸时的弹性势能一定大于压缩时的弹性势能
解析：选C.弹簧的弹性势能的大小，除了跟劲度系数k有关外，还跟它的形变量(拉伸或压缩的长度)有关．如果弹簧原来处在压缩状态，当它变长时，它的弹性势能应该先减小．在原长处它的弹性势能最小，所以A、B、D错误，C正确．
二、弹力做功跟弹性势能变化的关系如图7－5－3所示，O为弹簧的原长处．1.物体由O向A运动(压缩)或者由O向A′运动(伸长)时，弹力做负功，弹性势能增大，其他形式的能转化为弹性势能．图7－5－3
2．物体由A向O运动，或者由A′向O运动时，弹力做正功，弹性势能减小，弹性势能转化为其他形式的能．3．弹力做功与弹性势能变化的关系可表示为W＝－ΔEp.
特别提醒：弹力做功与弹性势能变化有唯一的对应关系，弹力做多少正(负)功，弹性势能减少(增加)多少．
即时应用(即时突破，小试牛刀)2.如图7－5－4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( )图7－5－4
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
解析：选BD.由功的计算公式W＝Flcsθ知，恒力做功时，做功的多少与物体的位移成正比，而弹簧对物体的弹力是一个变力F＝kl，所以A不正确．弹簧开始被压缩时弹力小，弹力做的功也少，弹簧的压缩量变大时，物体移动相同的距离做的功多，故B正确．物体压缩弹簧的过程，弹簧的弹力与弹力作用点的位移方向相反，所以弹力做负功，弹簧的压缩量增大，弹性势能增大，故C错误，D正确．
三、弹性势能与重力势能的区别
即时应用(即时突破，小试牛刀)3．关于弹性势能和重力势能，下列说法正确的是( )A．重力势能属于物体和地球这个系统，弹性势能属于发生弹性形变的物体B．重力势能是相对的，弹性势能是绝对的C．重力势能和弹性势能都是相对的D．重力势能和弹性势能都是状态量
解析：选ACD.重力势能具有系统性，弹性势能只属于发生弹性形变的物体，故A对．重力势能和弹性势能都是相对的，且都是状态量，故B错，C、D对．
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
【精讲精析】 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．正确选项为A、B.
【答案】 AB【误区警示】 发生形变的物体不一定具有弹性势能，只有发生弹性形变的物体才具有弹性势能．对此，必须有清醒的认识．
变式训练1 (2011年汕头高一检测)关于弹性势能，下列说法正确的是( )A．发生弹性形变的物体都具有弹性势能B．只有弹簧在发生弹性形变时才具有弹性势能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．
在水平地面上放一个竖直轻弹簧，弹簧上端与一个质量为2.0 kg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0.10 m，力F做功2.5 J．此时木块再次处于平衡状态，力F的大小为50 N，如图7－5－5所示．求：
(1)在木块下移0.10 m的过程中弹性势能的增加量．(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．
【答案】 (1)4.5 J (2)500 N/m【方法总结】 弹性势能与重力势能等其他形式的能之间可以相互转化，弹性势能的变化量总等于弹力所做的功．
变式训练2 一根弹簧的弹力—位移图线如图7－5－6所示，那么弹簧由伸长量8 cm到伸长量4 cm的过程中，弹力做功和弹性势能的变化量为( )图7－5－6
A．3.6 J，－3.6 JB．－3.6 J,3.6 JC．1.8 J，－1.8 JD．－1.8 J,1.8 J
课标定位学习目标：1.知道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．重点难点：弹力做功的计算方法及弹力做功与弹性势能变化的关系．
1．发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有____的相互作用而具有的势能叫做弹性势能．举例：卷紧的发条，拉长或压缩的弹簧，拉开的弓等都具有弹性势能．
2．弹簧弹性势能的大小与________、弹簧的______或______有关．二、弹力做功与弹性势能变化的关系1．弹力做正功时，弹性势能____，弹力做负功时，弹性势能____．2．弹力做的功等于弹性势能的______，即W＝－ΔEp＝Ep1－Ep2.
一、弹簧弹性势能的表达式1.如图7－5－1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．
2.根据胡克定律F＝kΔl画出F随Δl变化的图线如图7－5－2所示，根据W＝FΔl知，图线与横轴所围的面积应等于F所做的功，即图7－5－2
即时应用(即时突破，小试牛刀)1．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，它的弹性势能一定变小C．在拉伸长度相同时，k越大的弹簧，它的弹性势能越大D．弹簧在拉伸时的弹性势能一定大于压缩时的弹性势能
解析：选C.弹簧的弹性势能的大小，除了跟劲度系数k有关外，还跟它的形变量(拉伸或压缩的长度)有关．如果弹簧原来处在压缩状态，当它变长时，它的弹性势能应该先减小．在原长处它的弹性势能最小，所以A、B、D错误，C正确．
二、弹力做功跟弹性势能变化的关系如图7－5－3所示，O为弹簧的原长处．1.物体由O向A运动(压缩)或者由O向A′运动(伸长)时，弹力做负功，弹性势能增大，其他形式的能转化为弹性势能．图7－5－3
2．物体由A向O运动，或者由A′向O运动时，弹力做正功，弹性势能减小，弹性势能转化为其他形式的能．3．弹力做功与弹性势能变化的关系可表示为W＝－ΔEp.
特别提醒：弹力做功与弹性势能变化有唯一的对应关系，弹力做多少正(负)功，弹性势能减少(增加)多少．
即时应用(即时突破，小试牛刀)2.如图7－5－4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( )图7－5－4
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
解析：选BD.由功的计算公式W＝Flcsθ知，恒力做功时，做功的多少与物体的位移成正比，而弹簧对物体的弹力是一个变力F＝kl，所以A不正确．弹簧开始被压缩时弹力小，弹力做的功也少，弹簧的压缩量变大时，物体移动相同的距离做的功多，故B正确．物体压缩弹簧的过程，弹簧的弹力与弹力作用点的位移方向相反，所以弹力做负功，弹簧的压缩量增大，弹性势能增大，故C错误，D正确．
三、弹性势能与重力势能的区别
即时应用(即时突破，小试牛刀)3．关于弹性势能和重力势能，下列说法正确的是( )A．重力势能属于物体和地球这个系统，弹性势能属于发生弹性形变的物体B．重力势能是相对的，弹性势能是绝对的C．重力势能和弹性势能都是相对的D．重力势能和弹性势能都是状态量
解析：选ACD.重力势能具有系统性，弹性势能只属于发生弹性形变的物体，故A对．重力势能和弹性势能都是相对的，且都是状态量，故B错，C、D对．
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
【精讲精析】 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．正确选项为A、B.
【答案】 AB【误区警示】 发生形变的物体不一定具有弹性势能，只有发生弹性形变的物体才具有弹性势能．对此，必须有清醒的认识．
变式训练1 (2011年汕头高一检测)关于弹性势能，下列说法正确的是( )A．发生弹性形变的物体都具有弹性势能B．只有弹簧在发生弹性形变时才具有弹性势能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．
在水平地面上放一个竖直轻弹簧，弹簧上端与一个质量为2.0 kg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0.10 m，力F做功2.5 J．此时木块再次处于平衡状态，力F的大小为50 N，如图7－5－5所示．求：
(1)在木块下移0.10 m的过程中弹性势能的增加量．(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．
【答案】 (1)4.5 J (2)500 N/m【方法总结】 弹性势能与重力势能等其他形式的能之间可以相互转化，弹性势能的变化量总等于弹力所做的功．
变式训练2 一根弹簧的弹力—位移图线如图7－5－6所示，那么弹簧由伸长量8 cm到伸长量4 cm的过程中，弹力做功和弹性势能的变化量为( )图7－5－6
A．3.6 J，－3.6 JB．－3.6 J,3.6 JC．1.8 J，－1.8 JD．－1.8 J,1.8 J
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