1.4.2 势能及其改变 课件-2023-2024学年高一上学期物理鲁科版（2019）必修第二册

势能及其改变（第二课时） 机械能守恒定律 1 知识回顾 微分 思想 一弹性势能 三个运动项目中运动员使用的器材有什么共同点？ 发生弹性形变的物体各部分之间，具有什么力的作用？ 、 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，也具有势能，这种势能叫做弹性势能。 符号：EP 探究1.弹性势能的大小与哪些因素有关呢？ 一弹性势能 、 实验结论（1）.弹簧弹性势能的大小与弹簧劲度系数有关。 在弹簧形变量相同的情况下，劲度系数越大，弹性势能越大。 、 二弹性势能的大小与哪些因素有关 ？ 二弹性势能的大小与哪些因素有关 ？ 实验结论（2）.弹簧弹性势能的大小与弹簧形变量有关。同一弹簧（劲度系数相同）形变量越大，弹性势能越大。 、 结论：刚才的实验粗略地说明:弹簧的弹性势能与弹簧的形变量、劲度系数有关,是否还与其它因素有关呢? 探究2.弹性势能的表达式怎样？ 二、弹性势能的大小与哪些因素有关？ 猜一猜：弹性势能的表达式可能会是怎样的？ 想一想： 应该怎样着手进行研究得出弹性势能的表达式？ 联想：研究重力势能先研究了什么？ 三、探究2 弹性势能的表达式？ 重力势能 重力做功 弹性势能 弹力做功 情景设置 注意： 缓慢拉动弹簧，弹力与拉力等大反向，可先求拉力做功！ 类比 三、探究2 弹性势能的表达式？ 拉力做功能否直接用W=FLcosα 求解？ 三、探究2 弹性势能的表达式？ 可见：这是变力做功，如何求解这个拉力做功呢？ 怎样计算拉力所做的功 ？ 微分 思想 化变为恒 把弹簧从A到B的过程分成很多小段 Δl1 , Δl2 , Δl3 … 在各个小段上，拉力可近似认为是不变的 F1、F2、F3 … F拉 l B A 积分 思想 在各小段上，拉力做的功分别是： W＝F1ΔL1＋F2ΔL2＋F3ΔL3＋… 拉力在全过程中所做的功是： F1ΔL1 , F2ΔL2 , F3ΔL3 … 怎样计算拉力所做的功 ？ 怎样计算这个求和式？ F拉 l B A 位移与速度关系 v0 v O t t v4 t1 t2 t3 t4 v3 v2 v1 v0 v O t t v0 v O t t v0 v O t t v0 v O t t 思维迁移 F拉 l F拉 O L l ΔL1 ΔL2 ΔL3 ΔL4 ΔL5 F拉 = kΔL F2 F3 F4 F5 F1 怎样计算拉力所做的功 ？ 拉力所做的功等于图线与横轴所围的面积 15 15 类比重力所做的功与重力势能的关系： 分析：弹力做正功，则弹性势能减少； 弹力作负功，则弹性势能增加。 弹力做功的多少跟弹性势能变化的多少具有等量关系。 四、弹性势能与拉力做功的关系 16 16 2.表达式: 1.拉力做功： 则弹力做功： 说明弹性势能增加了： 四、弹性势能与拉力做功的关系 问题：弹簧处于原长时弹性势能为多少？ 零 ：弹簧的形变量。 ：弹簧的劲度系数。 四、弹性势能与拉力做功的关系 注：弹性势能和重力势能一样具有相对性，一般指相对于弹簧原长时的弹性势能。 五生活中的弹性势能 、 【例1】(多选题)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，都一定是发生了弹性形变 C .物体只要发生形变就一定有弹性势能 D .弹簧的弹性势能只跟弹簧的形变量有关 AB 弹性势能的定义 非弹性形变，无弹力作用，物体不具有弹性势能 典型例题 弹簧的劲度系数 弹簧的伸长量或压缩量 典型例题 解析：物理量与单位是否统一是验证探究正确与否的方法之一。 【例2】在猜想弹性势能可能与哪几个物理量有关的时候，有人猜想弹性势能可能与弹簧的劲度系数k、与弹簧的伸长量 l 有关，但究竟是与 l 的一次方，还是 l 的二次方，还是 l 的三次方有关呢？请完成下面练习帮助思考。 已知：弹簧劲度系数k的单位是N/m，弹簧伸长量l的单位是m， (1)若弹性势能 Ep∝ kl ，则 kl 的单位是 。 (2)若弹性势能 Ep∝kl 2 ，则 kl 2 的单位是 。 (3)若弹性势能 Ep∝ kl 3 ，则 kl 3 的单位是 。 从(1)、(2)、(3)对单位的计算，你可以得到的启示： 。 N J J·m 弹性势能 Ep 与弹簧伸长量l 的二次方有关的猜想有道理 【例3】(单选题)如图所示，撑杆跳是运动 会上常见的比赛项目，用于撑起运动员的竿 要求具有很好的弹性，下列关于运动员撑竿 跳起的过程说法中正确的是(　　) A．运动员撑竿刚刚触地时，竿弹性势能最大 B．运动员撑竿跳起到达最高点时，竿弹性势能最大 C．运动员撑竿触地后上升到达最高点之前某时