2019-2020学年人教版物理必修二抢分教程课件：第7章第5节　探究弹性势能的表达式

1、课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 第七章第七章 机械能守恒定律机械能守恒定律 菜菜 单单 课课 堂堂 互互 动动 突突 破破 考考 点点 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 物理必修2 第第5 5节探究弹性势能的表达式节探究弹性势能的表达式 学习目标学习目标 1知道探究知道探究弹性势能弹性势能表达表达式的式的思思路。路。 2理解理解弹性势能的弹性势能的概念概念，会分析决会分析决定弹性势能定弹性势能 大小的相关大小的相关因素因素。 3体体会探究会探究过过程中程中的的猜想猜想、分析分析和和转化转化的方的方法法。 4领悟求领悟求弹力做功时弹力做功时通通过过细分细分过过程化程

2、化变力为变力为恒恒 力的力的思想思想方方法法。 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 第七章第七章 机械能守恒定律机械能守恒定律 菜菜 单单 课课 堂堂 互互 动动 突突 破破 考考 点点 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 物理必修2 课前预习课前预习落实基础落实基础 一、弹性势能一、弹性势能 1概念：发生弹性形变的物体的各部分之间，概念：发生弹性形变的物体的各部分之间， 由于由于 的相互作用而具有的势能。的相互作用而具有的势能。 2决定弹性势能大小的相关因素的猜想决定弹性势能大小的相关因素的猜想 (1)猜想依据：弹性势能和重力势能同属猜想依据：弹性势能和重力势能同属

3、，重，重 力势能大小与物体的力势能大小与物体的 和和 有关，弹性有关，弹性 势能与其势能与其 和和 有关。有关。 弹力弹力 势能势能 重力重力高度高度 劲度系数劲度系数形变量形变量 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 第七章第七章 机械能守恒定律机械能守恒定律 菜菜 单单 课课 堂堂 互互 动动 突突 破破 考考 点点 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 物理必修2 (2)猜想结论：弹性势能与弹簧的猜想结论：弹性势能与弹簧的 和和 _有关，在弹簧的形变量有关，在弹簧的形变量l相同时，弹簧的相同时，弹簧的 劲度系数劲度系数k越大，弹簧的弹性势能越大，弹簧的弹性势能 。在弹

4、簧。在弹簧 劲度系数劲度系数k相同时，弹簧形变量相同时，弹簧形变量l越大，弹簧的弹性越大，弹簧的弹性 势能势能 。 劲度系数劲度系数k 形变量形变量l 越大越大 越大越大 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 第七章第七章 机械能守恒定律机械能守恒定律 菜菜 单单 课课 堂堂 互互 动动 突突 破破 考考 点点 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 物理必修2 自主思考自主思考判一判判一判 1(1)弹簧处于自然状态时，不具有弹性势能。弹簧处于自然状态时，不具有弹性势能。 ( ) (2)一物体压缩弹簧，弹性势能是物体与弹簧共一物体压缩弹簧，弹性势能是物体与弹簧共 有的。有的。

5、( ) 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 第七章第七章 机械能守恒定律机械能守恒定律 菜菜 单单 课课 堂堂 互互 动动 突突 破破 考考 点点 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 物理必修2 二、弹性势能二、弹性势能( (变化变化) )大小探究大小探究 1弹力做功特点：弹力做功特点：随弹簧随弹簧 的变化的变化 而变化，还因而变化，还因 的不同而不同。的不同而不同。 2弹力做功与弹性势能的关系弹力做功与弹性势能的关系 弹力做正功时，弹性势能弹力做正功时，弹性势能 ， 的的 弹性势能弹性势能 弹力做的功；弹力做负功时，弹性弹力做的功；弹力做负功时，弹性 势能势能 ， 的

6、弹性势能的弹性势能 克服弹克服弹 力做的功。力做的功。 形变量形变量 弹簧弹簧 减少减少减少减少 等于等于 增加增加增加增加等于等于 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 第七章第七章 机械能守恒定律机械能守恒定律 菜菜 单单 课课 堂堂 互互 动动 突突 破破 考考 点点 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 物理必修2 3“化变为恒化变为恒”求拉力功：求拉力功：W总 总 F1l1F2l2 Fnln。 4“Fl”图象面积意义：图象面积意义：表示表示 的的 值。值。 弹性势能弹性势能 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 第七章第七章 机械能守恒定律机械能守恒定律

7、 菜菜 单单 课课 堂堂 互互 动动 突突 破破 考考 点点 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 物理必修2 自主思考自主思考判一判判一判 2(1)不同弹簧发生相同的形变时具有的弹性不同弹簧发生相同的形变时具有的弹性 势能相同。势能相同。( ) (2)同一弹簧发生的形变量不同时具有的弹性势同一弹簧发生的形变量不同时具有的弹性势 能不同。能不同。( ) (3)弹簧弹力做正功，弹簧弹性势能增加。弹簧弹力做正功，弹簧弹性势能增加。( ) 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 第七章第七章 机械能守恒定律机械能守恒定律 菜菜 单单 课课 堂堂 互互 动动 突突 破破 考考 点点

8、课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 物理必修2 1系统性：系统性：弹性势能是发生弹性形变的物体上弹性势能是发生弹性形变的物体上 所有质点因相对位置改变而具有的能量，因而弹性所有质点因相对位置改变而具有的能量，因而弹性 势能是整个系统所具有的。势能是整个系统所具有的。 2相对性：相对性：弹性势能的大小与选定的零势能位弹性势能的大小与选定的零势能位 置有关，对于弹簧，一般规定弹簧处于原长时的势置有关，对于弹簧，一般规定弹簧处于原长时的势 能为零。能为零。 课堂互动课堂互动突破考点突破考点 考点一对弹性势能的理解考点一对弹性势能的理解 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 第七

9、章第七章 机械能守恒定律机械能守恒定律 菜菜 单单 课课 堂堂 互互 动动 突突 破破 考考 点点 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 物理必修2 3弹簧弹性势能大小的影响因素：弹簧弹性势能大小的影响因素：(1)弹簧的弹簧的 劲度系数。劲度系数。(2)弹簧的形变量。弹簧的形变量。(3)对于同一弹簧，伸对于同一弹簧，伸 长和压缩相同的长度时弹性势能相同。长和压缩相同的长度时弹性势能相同。 4弹性势能与弹力做功的关系弹性势能与弹力做功的关系 如图如图751所示，所示，O为弹簧的原长处。为弹簧的原长处。 图图751 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 第七章第七章 机械能守恒

10、定律机械能守恒定律 菜菜 单单 课课 堂堂 互互 动动 突突 破破 考考 点点 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 物理必修2 (1)弹力做负功：如物体由弹力做负功：如物体由O向向A运动运动(压缩压缩)或者或者 由由O向向A运动运动(伸长伸长)时，弹性势能增大，其他形式时，弹性势能增大，其他形式 的能转化为弹性势能。的能转化为弹性势能。 (2)弹力做正功：如物体由弹力做正功：如物体由A向向O运动或者由运动或者由A 向向O运动时，弹性势能减小，弹性势能转化为其他运动时，弹性势能减小，弹性势能转化为其他 形式的能。形式的能。 (3)弹力做功与弹性势能变化的关系：弹性势能弹力做功与弹性势

11、能变化的关系：弹性势能 的变化量总等于弹力对外做功的负值，表达式为的变化量总等于弹力对外做功的负值，表达式为W 弹弹 EP1EP2EP。 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 第七章第七章 机械能守恒定律机械能守恒定律 菜菜 单单 课课 堂堂 互互 动动 突突 破破 考考 点点 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 物理必修2 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 第七章第七章 机械能守恒定律机械能守恒定律 菜菜 单单 课课 堂堂 互互 动动 突突 破破 考考 点点 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 物理必修2 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基

12、基 础础 第七章第七章 机械能守恒定律机械能守恒定律 菜菜 单单 课课 堂堂 互互 动动 突突 破破 考考 点点 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 物理必修2 例例1 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 第七章第七章 机械能守恒定律机械能守恒定律 菜菜 单单 课课 堂堂 互互 动动 突突 破破 考考 点点 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 物理必修2 自主解答自主解答(1)设木块开始静止时，弹簧的压设木块开始静止时，弹簧的压 缩量为缩量为l1。 后来静止时，后来静止时，弹簧的压缩量为弹簧的压缩量为l2，由胡克定律，由胡克定律 及平衡条件得，及平衡条件得，

13、 未施加力未施加力F时，弹力时，弹力F1mgkl120 N， 施加力施加力F后，弹力后，弹力F2Fmgkl270 N， 且且l2l10.1 m， 联立以上各式得联立以上各式得k500 N/m。 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 第七章第七章 机械能守恒定律机械能守恒定律 菜菜 单单 课课 堂堂 互互 动动 突突 破破 考考 点点 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 物理必修2 答案答案(1)500 N/m(2)4.5 J 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 第七章第七章 机械能守恒定律机械能守恒定律 菜菜 单单 课课 堂堂 互互 动动 突突 破破 考考 点

14、点 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 物理必修2 规律总结规律总结 弹性势能变化的确定技巧弹性势能变化的确定技巧 1弹性势能具有相对性，但其变化量具有绝对弹性势能具有相对性，但其变化量具有绝对 性，因此，在判断弹性势能的变化时不必考虑零势性，因此，在判断弹性势能的变化时不必考虑零势 能的位置。能的位置。 2弹性势能的变化只与弹力做功有关，弹力做弹性势能的变化只与弹力做功有关，弹力做 负功，弹性势能增大，反之则减小。弹性势能的变负功，弹性势能增大，反之则减小。弹性势能的变 化量总等于弹力做功的负值。化量总等于弹力做功的负值。 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 第七章第

15、七章 机械能守恒定律机械能守恒定律 菜菜 单单 课课 堂堂 互互 动动 突突 破破 考考 点点 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 物理必修2 变式训练变式训练 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 第七章第七章 机械能守恒定律机械能守恒定律 菜菜 单单 课课 堂堂 互互 动动 突突 破破 考考 点点 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 物理必修2 A弹簧对物体做正功，弹簧的弹性势能逐渐弹簧对物体做正功，弹簧的弹性势能逐渐 减少减少 B弹簧对物体做负功，弹簧的弹性势能逐渐弹簧对物体做负功，弹簧的弹性势能逐渐 增加增加 C弹簧先对物体做正功，后对物体做负功，弹簧

16、先对物体做正功，后对物体做负功， 弹簧的弹性势能先减少再增加弹簧的弹性势能先减少再增加 D弹簧先对物体做负功，后对物体做正功，弹簧先对物体做负功，后对物体做正功， 弹簧的弹性势能先增加再减少弹簧的弹性势能先增加再减少 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 第七章第七章 机械能守恒定律机械能守恒定律 菜菜 单单 课课 堂堂 互互 动动 突突 破破 考考 点点 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 物理必修2 解析解析弹簧由压缩到原长再到伸长，弹簧由压缩到原长再到伸长，刚开始刚开始 时弹力方向与物体运动方向同向做正功，弹性势时弹力方向与物体运动方向同向做正功，弹性势 能减小。越

17、过原长位置后弹力方向与物体运动方能减小。越过原长位置后弹力方向与物体运动方 向相反，弹力做负功，故弹性势能增加，所以只向相反，弹力做负功，故弹性势能增加，所以只 有有C正确，正确，A、B、D错误。错误。 答案答案C 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 第七章第七章 机械能守恒定律机械能守恒定律 菜菜 单单 课课 堂堂 互互 动动 突突 破破 考考 点点 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 物理必修2 2(多选多选)关于弹性势能，下列说法中正确的是关于弹性势能，下列说法中正确的是 A任何发生弹性形变的物体，都具有弹性势任何发生弹性形变的物体，都具有弹性势 能能 B任何具有

18、弹性势能的物体，一定发生了弹任何具有弹性势能的物体，一定发生了弹 性形变性形变 C物体只要发生形变，就一定具有弹性势能物体只要发生形变，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弹簧的弹性势能只跟弹簧被拉伸或压缩的 长度有关长度有关 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 第七章第七章 机械能守恒定律机械能守恒定律 菜菜 单单 课课 堂堂 互互 动动 突突 破破 考考 点点 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 物理必修2 解析解析任何发生弹性形变的物体都具有弹性势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，能，任何具有弹

19、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，则物体正确；物体发生形变，若非弹性形变，则物体 不具有弹性势能，不具有弹性势能，C错；弹簧的弹性势能除了跟形错；弹簧的弹性势能除了跟形 变量有关，还跟弹簧的劲度系数有关，变量有关，还跟弹簧的劲度系数有关，D错，故选错，故选A 、B。 答案答案AB 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 第七章第七章 机械能守恒定律机械能守恒定律 菜菜 单单 课课 堂堂 互互 动动 突突 破破 考考 点点 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 物理必修2 考点二弹性势能与重力势能的比较考点二弹性势能与重力势能的比较 课课

20、 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 第七章第七章 机械能守恒定律机械能守恒定律 菜菜 单单 课课 堂堂 互互 动动 突突 破破 考考 点点 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 物理必修2 相对性相对性 弹性势能与零势能位弹性势能与零势能位 置的选取有关，通常置的选取有关，通常 选自然长度时势能为选自然长度时势能为 零，表达式最为简洁零，表达式最为简洁 重力势能的大小与零势重力势能的大小与零势 能面的选取有关，但变能面的选取有关，但变 化量与零势能面的选取化量与零势能面的选取 无关无关 系统性系统性 弹性势能是弹簧本身弹性势能是弹簧本身 具有的能量具有的能量 重力势能是物体与

21、地球重力势能是物体与地球 这一系统所共有的这一系统所共有的 功能功能 关系关系 弹性势能的变化等于弹性势能的变化等于 克服弹力所做的功克服弹力所做的功 重力势能的变化等于克重力势能的变化等于克 服重力所做的功服重力所做的功 联系联系 两种势能分别以弹力、重力的存在为前提，又两种势能分别以弹力、重力的存在为前提，又 由物体的初、末位置来决定。同属机械能的范由物体的初、末位置来决定。同属机械能的范 畴，在一定条件下可相互转化畴，在一定条件下可相互转化 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 第七章第七章 机械能守恒定律机械能守恒定律 菜菜 单单 课课 堂堂 互互 动动 突突 破破 考考 点

22、点 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 物理必修2 1(多选多选)关于弹性势能和重力势能，下列说法正确关于弹性势能和重力势能，下列说法正确 的是的是 A重力势能属于物体和地球这个系统，弹性势能是重力势能属于物体和地球这个系统，弹性势能是 弹簧本身具有的能量弹簧本身具有的能量 B重力势能是相对的，弹性势能是绝对的重力势能是相对的，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重力势能和弹性势能都是状态量 题组通关题组通关 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 第七章第七章 机械能守恒定律机械能守恒定律 菜菜 单单

23、 课课 堂堂 互互 动动 突突 破破 考考 点点 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 物理必修2 解析解析重力势能具有系统性，弹性势能是弹簧重力势能具有系统性，弹性势能是弹簧 本身具有的能量本身具有的能量，故，故A正确；重力势能和弹性势能正确；重力势能和弹性势能 都是相对的，且都是状态量，故都是相对的，且都是状态量，故B错误，错误，C、D正确。正确。 答案答案ACD 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 第七章第七章 机械能守恒定律机械能守恒定律 菜菜 单单 课课 堂堂 互互 动动 突突 破破 考考 点点 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 物理必修2 课课 前前 预预 习习 落落 实实 基基 础础 第七章第七章 机械能守恒定律机械能守恒定律 菜菜 单单 课课 堂堂 互互 动动 突突 破破 考考 点点 课课 下下 作作 业业 能能 力力 提提 升升 物理必修2 解析解析弹力做功的特点与重力做功一样弹力做功的特点与