高中物理新課標(biāo)版人教版必修二精品：7.5《探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式》(新人教版-必修2)

1、精選課件7.5探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式精選課件教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo) v知識(shí)與技能知識(shí)與技能v理解彈性勢(shì)能的概念及意義，學(xué)習(xí)計(jì)算變力做功的思想方法。v過程與方法過程與方法v1、猜測(cè)彈性勢(shì)能的表達(dá)式與哪些因素有關(guān)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)預(yù)測(cè)的能力。v2、體會(huì)計(jì)算拉力做功的方法，體會(huì)微分思想和積分思想在物理學(xué)上的應(yīng)用。v情感、態(tài)度與價(jià)值觀情感、態(tài)度與價(jià)值觀v通過對(duì)彈性勢(shì)能公式的探究過程和所用方法，培養(yǎng)學(xué)生探究知識(shí)的欲望和學(xué)習(xí)興趣，體味彈性勢(shì)能在生活中的意義、提高物理在生活中的應(yīng)用意識(shí)。v【教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)】v探究彈性勢(shì)能公式的過程和所用方法。v【教學(xué)難點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)】v推導(dǎo)拉伸彈簧時(shí)，用微分思想和積分思想求解拉力所做功的

2、表達(dá)式。 精選課件v1、關(guān)于重力做功和物體的重力勢(shì)能，下列說法正確的是：vA、當(dāng)重力對(duì)物體做正功時(shí)，物體的重力勢(shì)能一定減少；vB、物體克服重力做功時(shí)，物體的重力勢(shì)能一定增加；vC、地球上的物體的重力勢(shì)能都只有一個(gè)唯一確定的值；vD、重力做功的多少與參考平面的選取無關(guān)。 ABD精選課件復(fù)習(xí)回顧：v1.重力勢(shì)能表達(dá)式？v2.重力勢(shì)能是標(biāo)量還是矢量？v 有正負(fù)嗎？正負(fù)表什么？v3.重力勢(shì)能的相對(duì)性如何理解？v 勢(shì)能是相對(duì)的，勢(shì)能的變化量呢？v4.重力勢(shì)能是物體獨(dú)自擁有的嗎？精選課件7.5 7.5 探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式 一、彈性勢(shì)能的概念二、探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式三、彈簧彈力做功與彈

3、性勢(shì)能變化的關(guān)系精選課件一、彈性勢(shì)能一、彈性勢(shì)能 發(fā)生發(fā)生彈性形變彈性形變的物體各部分之間由于的物體各部分之間由于彈彈力的相互作用力的相互作用而具有的勢(shì)能而具有的勢(shì)能精選課件1 1、彈簧的長(zhǎng)度彈簧的長(zhǎng)度2 2、勁度系數(shù)勁度系數(shù)1、彈性勢(shì)能的表達(dá)式可能與哪幾個(gè)物理、彈性勢(shì)能的表達(dá)式可能與哪幾個(gè)物理量有關(guān)？（類比、猜想）量有關(guān)？（類比、猜想）2、彈簧的彈性勢(shì)能與拉力所做的功有什么、彈簧的彈性勢(shì)能與拉力所做的功有什么關(guān)系？（類比、進(jìn)一步建構(gòu)功能關(guān)系思想）關(guān)系？（類比、進(jìn)一步建構(gòu)功能關(guān)系思想）二、探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式二、探究彈性勢(shì)能的表達(dá)式W外外E彈彈精選課件3、怎樣計(jì)算拉力所做的功？、怎樣計(jì)算拉力所

4、做的功？F為變力，如何求其做的功？微元法精選課件W1=F1L1W2=F2L2W3=F3L3W=W1+W2+W3+= F1L1+ F2L2+ F3L3+精選課件回憶：回憶：怎樣計(jì)算這個(gè)求和式？怎樣計(jì)算這個(gè)求和式？聯(lián)想聯(lián)想otvvootvvootvvootvvo vtxS面積在圖象中，物體的位移：精選課件拉力做功的計(jì)算方法拉力做功的計(jì)算方法olFolFolFolFlk l求變力做功的方法：求變力做功的方法： WFSl面積在圖象中：=221LK精選課件4、彈簧的彈性勢(shì)能的表達(dá)式、彈簧的彈性勢(shì)能的表達(dá)式說明：說明：(1)一般規(guī)定彈簧在一般規(guī)定彈簧在原長(zhǎng)原長(zhǎng)時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能 為零為零

5、(2)L為彈簧的伸長(zhǎng)量或壓縮量為彈簧的伸長(zhǎng)量或壓縮量(3)L , EP具有相對(duì)性具有相對(duì)性 EP =221KL精選課件三、彈簧彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系三、彈簧彈力做功與彈性勢(shì)能變化的關(guān)系1、彈簧彈力彈簧彈力做做正功正功，彈性勢(shì)能，彈性勢(shì)能減少減少 彈簧彈力彈簧彈力做做負(fù)功負(fù)功，彈性勢(shì)能，彈性勢(shì)能增加增加2、表達(dá)式、表達(dá)式22212121KLKLPEW彈精選課件1、我們的探究過程是怎樣的？、我們的探究過程是怎樣的？（1）提出問題：彈簧的彈性勢(shì)能的表達(dá)式是怎樣的？）提出問題：彈簧的彈性勢(shì)能的表達(dá)式是怎樣的？（2）猜想）猜想:彈性勢(shì)能可能與哪些因素有關(guān)？彈性勢(shì)能可能與哪些因素有關(guān)？（3）彈性勢(shì)能

6、與做功有什么關(guān)系？）彈性勢(shì)能與做功有什么關(guān)系？（4）怎樣計(jì)算拉力的功？）怎樣計(jì)算拉力的功？（5）得出探究結(jié)果）得出探究結(jié)果2、探究方法、探究方法猜想與假設(shè)猜想與假設(shè).類比類比.遷移遷移.微元微元.圖象圖象.數(shù)學(xué)推理數(shù)學(xué)推理等等,這些都是科學(xué)探究的一般研究方法這些都是科學(xué)探究的一般研究方法精選課件例例1 關(guān)于彈性勢(shì)能，下列說法中正確的是關(guān)于彈性勢(shì)能，下列說法中正確的是A. 任何發(fā)生彈性形變的物體，都具有彈性勢(shì)能任何發(fā)生彈性形變的物體，都具有彈性勢(shì)能B. 任何具有彈性勢(shì)能的物體一定發(fā)生了彈性形變?nèi)魏尉哂袕椥詣?shì)能的物體一定發(fā)生了彈性形變C. 物體只要發(fā)生形變，就一定具有彈性勢(shì)能物體只要發(fā)生形變，就一

7、定具有彈性勢(shì)能D. 彈簧的彈性勢(shì)能只跟彈簧被拉伸或壓縮的長(zhǎng)度彈簧的彈性勢(shì)能只跟彈簧被拉伸或壓縮的長(zhǎng)度有關(guān)有關(guān)提示提示:由彈性勢(shì)能的定義和相關(guān)因素進(jìn)行由彈性勢(shì)能的定義和相關(guān)因素進(jìn)行 判斷。判斷。(AB)精選課件練習(xí)精選課件如圖所示，在光滑的水平面上有一物體，如圖所示，在光滑的水平面上有一物體，它的左端連一彈簧，彈簧的另一端固定在它的左端連一彈簧，彈簧的另一端固定在墻上墻上，在力在力F作用下物體處于靜止?fàn)顟B(tài)。作用下物體處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)撤去當(dāng)撤去F后，物體將向右運(yùn)動(dòng)，在物體向后，物體將向右運(yùn)動(dòng)，在物體向右運(yùn)動(dòng)過程中下列說法正確的是右運(yùn)動(dòng)過程中下列說法正確的是：A A、彈簧的彈性勢(shì)能逐漸減小彈簧的彈性

8、勢(shì)能逐漸減小B B、彈簧的彈性勢(shì)能逐漸增大彈簧的彈性勢(shì)能逐漸增大C C、彈簧的彈性勢(shì)能先增大再減小彈簧的彈性勢(shì)能先增大再減小D D、彈簧的彈性勢(shì)能先減小再增大彈簧的彈性勢(shì)能先減小再增大練習(xí)精選課件解析解析 :發(fā)生彈性形變的物體的各部分之間，由于彈發(fā)生彈性形變的物體的各部分之間，由于彈力作用而具有的勢(shì)能，叫做彈性勢(shì)能。所以，任力作用而具有的勢(shì)能，叫做彈性勢(shì)能。所以，任何發(fā)生彈性形變的物體都具有彈性勢(shì)能，任何具何發(fā)生彈性形變的物體都具有彈性勢(shì)能，任何具有彈性勢(shì)能的物體一定發(fā)生了彈性形變。物體發(fā)有彈性勢(shì)能的物體一定發(fā)生了彈性形變。物體發(fā)生了形變，若是非彈性形變，無彈力作用，則物生了形變，若是非彈性形

9、變，無彈力作用，則物體就不具有彈性勢(shì)能。彈簧的彈性勢(shì)能除了跟彈體就不具有彈性勢(shì)能。彈簧的彈性勢(shì)能除了跟彈簧被拉伸或壓縮的長(zhǎng)度有關(guān)外，還跟彈簧勁度系簧被拉伸或壓縮的長(zhǎng)度有關(guān)外，還跟彈簧勁度系數(shù)的大小有關(guān)。正確選項(xiàng)為數(shù)的大小有關(guān)。正確選項(xiàng)為A、B。點(diǎn)悟點(diǎn)悟 : 發(fā)生形變的物體不一定具有彈性勢(shì)能，發(fā)生形變的物體不一定具有彈性勢(shì)能，只有發(fā)生彈性形變的物體才具有彈性勢(shì)能。只有發(fā)生彈性形變的物體才具有彈性勢(shì)能。對(duì)此，必須有清醒的認(rèn)識(shí)。對(duì)此，必須有清醒的認(rèn)識(shí)。精選課件例例2 在本節(jié)課的探究活動(dòng)中，我們多次采用了類比的研究方法，在本節(jié)課的探究活動(dòng)中，我們多次采用了類比的研究方法，試舉例說明。試舉例說明。 提示

10、提示 認(rèn)真閱讀課本，再給出解答。認(rèn)真閱讀課本，再給出解答。 解析解析 在本節(jié)課的探究活動(dòng)中，采用類比研究方法的地方主要有：在本節(jié)課的探究活動(dòng)中，采用類比研究方法的地方主要有： 研究彈性勢(shì)能的出發(fā)點(diǎn)，將重力勢(shì)能與彈性勢(shì)能類比。討論重研究彈性勢(shì)能的出發(fā)點(diǎn)，將重力勢(shì)能與彈性勢(shì)能類比。討論重力勢(shì)能從分析重力做功入手，討論彈性勢(shì)能則從分析彈力做功入手。力勢(shì)能從分析重力做功入手，討論彈性勢(shì)能則從分析彈力做功入手。 彈性勢(shì)能表達(dá)式中相關(guān)物理量的猜測(cè)，將重力勢(shì)能與彈性勢(shì)能、彈性勢(shì)能表達(dá)式中相關(guān)物理量的猜測(cè)，將重力勢(shì)能與彈性勢(shì)能、重力與彈力類比。重力勢(shì)能與物體被舉起的高度有關(guān)，所以彈性勢(shì)重力與彈力類比。重力勢(shì)能

11、與物體被舉起的高度有關(guān)，所以彈性勢(shì)能很可能與彈簧被拉伸的長(zhǎng)度有關(guān)。彈力與重力的變化規(guī)律不一樣，能很可能與彈簧被拉伸的長(zhǎng)度有關(guān)。彈力與重力的變化規(guī)律不一樣，彈性勢(shì)能與重力勢(shì)能的表達(dá)式很可能也不一樣。彈性勢(shì)能與重力勢(shì)能的表達(dá)式很可能也不一樣。精選課件 計(jì)算拉力所做的功，與計(jì)算勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移類計(jì)算拉力所做的功，與計(jì)算勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移類比。計(jì)算勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移時(shí)，將位移分成很多小段，比。計(jì)算勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移時(shí)，將位移分成很多小段，每一小段的速度可近似認(rèn)為相等，物體在整個(gè)過程中的位每一小段的速度可近似認(rèn)為相等，物體在整個(gè)過程中的位移等于各小段位移之和。計(jì)算拉力所做的功，可將彈簧的移等于

12、各小段位移之和。計(jì)算拉力所做的功，可將彈簧的形變過程分成很多小段，每一小段的拉力可近似認(rèn)為是不形變過程分成很多小段，每一小段的拉力可近似認(rèn)為是不變的，拉力在整個(gè)過程中的功等于各小段功之和。變的，拉力在整個(gè)過程中的功等于各小段功之和。 計(jì)算各小段功的求和式，將由計(jì)算各小段功的求和式，將由vt圖象求位移與由圖象求位移與由Fl圖象求功類比。圖象求功類比。vt圖象下的相關(guān)面積表示位移，圖象下的相關(guān)面積表示位移， Fl圖象下的相關(guān)面積則表示功。圖象下的相關(guān)面積則表示功。點(diǎn)悟點(diǎn)悟 類比，就是將同類型的事物或問題進(jìn)行對(duì)比，從中類比，就是將同類型的事物或問題進(jìn)行對(duì)比，從中找出規(guī)律性的東西。類比的方法，是物理學(xué)

13、中一種重要的找出規(guī)律性的東西。類比的方法，是物理學(xué)中一種重要的研究方法。研究方法。精選課件例例4 彈簧原長(zhǎng)為彈簧原長(zhǎng)為l0，勁度系數(shù)為，勁度系數(shù)為k。用力把它拉到伸長(zhǎng)量為。用力把它拉到伸長(zhǎng)量為l，拉力所做的功為，拉力所做的功為W1；繼續(xù)拉彈簧，使彈簧在彈性限度內(nèi)再伸長(zhǎng)繼續(xù)拉彈簧，使彈簧在彈性限度內(nèi)再伸長(zhǎng)l，拉力在繼續(xù)拉伸的過程中所做的功，拉力在繼續(xù)拉伸的過程中所做的功為為W2。試求。試求W1與與W2的比值。的比值。提示提示 利用利用Fl圖象分析。圖象分析。解析解析 拉力拉力F與彈簧的伸長(zhǎng)量與彈簧的伸長(zhǎng)量l成正比，故在成正比，故在Fl圖象中是一條傾斜直線，如圖象中是一條傾斜直線，如圖圖533所示

14、，直線下的相關(guān)面積表示功的大小。其中，線段所示，直線下的相關(guān)面積表示功的大小。其中，線段OA下的三角形下的三角形面積表示第一個(gè)過程中拉力所做的功面積表示第一個(gè)過程中拉力所做的功W1，線段，線段AB下的梯形面積表示第二個(gè)下的梯形面積表示第二個(gè)過程中拉力所做的功過程中拉力所做的功W2。顯然，兩塊面積之比為。顯然，兩塊面積之比為13，即，即W1W2=13。BF O l l 2lA精選課件點(diǎn)悟點(diǎn)悟 上述解法采用了教材探究彈性勢(shì)能表達(dá)式的研究方上述解法采用了教材探究彈性勢(shì)能表達(dá)式的研究方法，即應(yīng)用法，即應(yīng)用Fl圖象直觀地進(jìn)行分析。若記得彈性勢(shì)能的圖象直觀地進(jìn)行分析。若記得彈性勢(shì)能的表達(dá)式，也可由彈性勢(shì)能

15、的表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算。由于拉力做表達(dá)式，也可由彈性勢(shì)能的表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算。由于拉力做功增加了彈簧的彈性勢(shì)能，故有功增加了彈簧的彈性勢(shì)能，故有 2121klW22222321)2(21klkllkW所以，所以，W1與與W2的比值的比值 W1W2= 221kl223kl =13。 -精選課件例例5 如圖如圖534所示，勁度系數(shù)為所示，勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧一端固定，的輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與物塊拴接，物塊放在光滑水平面上。現(xiàn)用外力緩另一端與物塊拴接，物塊放在光滑水平面上。現(xiàn)用外力緩慢拉動(dòng)物塊，若外力所做的功為慢拉動(dòng)物塊，若外力所做的功為W，則物塊移動(dòng)了多大的，則物塊移動(dòng)了多大的距離？距離？ F 提示提示 外力所做的功等于彈簧彈性外力所做的功等于彈簧彈性勢(shì)能的增加。勢(shì)能的增加。 解析解析 若以若以Ep表示彈簧最終的彈性勢(shì)能，則外力所做 的功 221klEWp所以，彈簧的伸長(zhǎng)量亦即物塊移動(dòng)的距離。kWl2精選課件 點(diǎn)悟點(diǎn)悟 教