重力势能的概念.ppt

1.重力势能的概念,2.弹性势能的表达式,3.重力弹力做功与重力势能变化的关系,知识回顾,导入新课,它们之间有什么相同的吗？,7.4 探究弹性势能的表达式,1.知识与能力,理解弹性势能的概念及意义，学习计算变力做功的思想方法。,2.过程与方法,猜测弹性势能的表达式与哪些因素有关，培养学生科学预测的能力。,体会计算拉力做功的方法，体会微分思想和积分思想在物理学上的应用。,教学目标,通过对弹性势能公式的探究过程和所用方法，培养学生探究知识的欲望和学习兴趣，体味弹性势能在生活中的意义、提高物理在生活中的应用意识。,3.情感态度与价值观,研究生活,热爱生活,教学重难点,探究弹性势能公式的过程和所用方法。,推导拉伸弹簧时，用微分思想和积分思想求解拉力所做功的表达式。,重点,难点,1、弹性势能的概念,2、探究弹性势能的表达式,3、弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系,本节导航,1、弹性势能的概念,发条上满，具有很大的弹性势能。,实验演示,发生弹性形变的弹簧具有一定的能量。,一个弹簧自然伸长，一个小车在光滑的水平面上弹簧的左侧向弹簧运动，当它遇到弹簧后减速，同学们注意观察实验现象。,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，这种势能叫做弹性势能。,卷紧的发条，拉长或压缩的弹簧，拉开的弓，正在击球的网球拍，撑杆跳运动员手中弯曲的杆，这些物体都具有弹性势能。,弹性势能：,例如：,网球拍,蹦床,弹性势能可能与哪些因素有关？,1.重力势能与物体被举起或下降的高度有关，那么弹性势可能与形变物体发生形变的程度有关。,2.还可能与有关？,弹性势能的大小与形变量有关,弹性势能的大小与劲度系数有关,观察下图可知：,关于弹性势能，下列说法中正确的是（）,例,解析：由弹性势能的定义和相关因素进行判断答案为AB。,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,2、探究弹性势能的表达式,弹性势能和它们的关系是怎样的？,重力势能的表达式为,那么能不能类似的推出弹力所做的功如何计算，弹性势能的表达式是怎样的呢？,1.我们知道重力做功为,想一想,Ep=mgh,2.同时，我们已经得到弹性势能和形变量及弹性系数有关；,举重时杠铃的重力与它的位置高低无关,弹簧的弹力与它伸长的多少有关,弹簧的弹性势能是否与劲度系数成正比？,1.举重时杠铃所受的重力与它的位置高低无关；,推想,2.而弹簧的弹力与它伸长的多少有关；,3.弹力与重力的变化规律不一样，弹性势能与熏力势能的表达式可能也不一样。,怎样求弹力做的功？,如何把求变力做的功转化为求恒力做的功?,怎样计算这个求和公式？,W拉F1l1F2l2F3l3Fnln,弹力做功,F拉=F=k l,弹性势能的表达式,F拉=k l,拉力所做的功等于图线与横轴所围的面积,弹簧的伸长量或压缩量,弹簧的弹性势能,弹性势能的表达式,补充：一般规定弹簧在原长时，弹簧的弹性势能为零。,弹簧的劲度系数,WFEP1EP2,弹力做的功,初态的弹性势能,末态的弹性势能,结论,1.,2.一般规定弹簧在原长时，弹簧的弹性势能为零。,3、弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系,压缩弹簧时，外力要克服弹力做功，弹性势能增加。,重力做功,重力势能的变化,重力做正功，重力势能减小重力做负功，重力势能增加,？,弹力做功,弹力势能的变化,1.弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系,弹簧弹力做正功，弹性势能减少弹簧弹力做负功，弹性势能增加,2.表达式,结论,在以上探究中我们规定，弹簧处于自然状态下，也就是既不伸长也不缩短时的势能为零势能能不能规定弹簧任意某一长度时的势能为零?,想一想,分析：因为对一确定的弹簧，其弹性势能的变化只与弹簧的形变量有关，因此我们也可以规定弹簧的任意长度时的势能为零势能，以此确定弹簧各个长度时的弹性势能值。,弹性势能的大小具有相对性。,教材中说：“在探究弹性势能的表达式时，可以参考对重力势能的讨论。”当物体处于参考平面时，重力势能为0；在参考平面上方，重力势能为正；在参考平面下方，重力势能为负。当弹簧的长度为原长时，弹簧的弹性势能为0；弹簧拉伸时，弹性势能为正；那么，弹簧压缩时弹性势能也为负值吗？为什么？,当弹簧压缩时弹性势能仍为正。因为在弹簧被压缩的过程中外力对弹簧做正功，弹簧的能量增大即它的弹性势能增大，弹簧处于原长时弹性势能为0，当弹簧被拉伸时后弹性势能为正。,分析,一、弹性势能:,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，叫做弹性势能。,二、弹簧的弹性势能的表达式：,三、弹簧弹力做功与弹性势能变化的关系：,弹簧弹力做正功，弹性势能减少弹簧弹力做负功，弹性势能增加,课堂小结,高考链接,1.（09山东）图示为某探究活动小组设计的节能运输系统。斜面轨道倾角为300，质量为M的木箱与轨道的动摩擦因数为。木箱在轨道顶端时，自动装货装置将质量为m的货物装入木箱，然后木箱载着货物沿轨道无初速度滑下，当轻弹簧被压缩至最短时，自动卸货装置立刻将货物卸下，然后木箱恰好被弹回到轨道顶端，再重复上述过程。下列选项正确的是（）,（BC）,2.（09江苏）如图所示，两质量相等的物块A、B通过一轻质弹簧连接，B足够长、放置在水平面上，所有接触面均光滑。弹簧开始时处于原长，运动过程中始终处在弹性限度内。在物块A上施加一个水平恒力，A、B从静止开始运动到第一次速度相等的过程中，下列说法正确的有（）,A.当A、B加速度相等时，系统的机械能最大 B.当A、B加速度相等时，A、B的速度差最大 C.当A、B速度相等时，A 的速度达到最大 D.当A、B速度相等时，弹簧的弹性势能最大,（BCD）,1.关于弹簧的弹性势能,下列说法正确的是（）,C,解析：弹性势能的大小具有相对性,课堂练习,A.当弹簧变长时,它的弹性势能一定增大,B.当弹簧变短时,它的弹性势能一定减小,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,2.如图，在一次“蹦极”运动中，人由高空跃下到最低点的整个过程中，下列说法正确的是（）,BCD,A.重力对人做正功,B.人的重力势能减小了,C.“蹦极”绳对人做负功,D.“蹦极”绳的弹性势能增加了,3.如图所示，在光滑的水平面上有一物体，它的左端连一弹簧，弹簧的另一端固定在墙上，在力F作用下物体处于静止状态。当撤去F后，物体将向右运动，在物体向右运动过程中下列说法正确的是（）,D,A.弹簧的弹性势能逐渐减小,B.弹簧的弹性势能逐渐增大,C.弹簧的弹性势能先增大再减小,D.弹簧的弹性势能先减小再增大,4.在光滑的水平面上，物体A以较大的速度va向右运动，与较小速度vb向同一方向运动的、连有轻质弹簧的物体B发生相互作用，如图所示。在相互作用的过程中，弹簧的弹性势能最大时（）,C,A.va vbB.va vbC.va=vbD.无法确定,课外拓展,弯曲的跳板具有弹性势能,为什么？,起跳时跳板的弹性势能转化为动能。动能转化为重力势能，最高点时，动能全部转化为重力势能。然后往下落时，重力势能转化为动能。机械能不变。跳起，动能转换为重力势能。当到达最高点时，全部转化为重力势能。,1.跳水过程中能量的变化,从最高点开始下落时，重力势能逐渐转变为动能。入水时动能最大，重力势能为零（相对于水面）机械能保持不变。再具体点就是，入水时动能最大，入水后 重力势能继续转化为动能，而动能怎转化为水的内能，入水后到达最深处时 重力势能为零，动能为零，全部转换为水的内能。,2.压缩的空气具有势能称为分子势能,它是分子间的相互作用力而产生的能量,分为斥力和引力。在平衡位置r0时相对平衡,小于平衡位置时表现为斥力,大于平衡位置时表现为引力。但无论何时,引力与斥力都是同时存在的。,做俯卧撑压低身体时，你就在积聚弹性势能，就像压弹簧一样。如果不马上弹回去，势必需要动用更多肌肉，这样就能得到更多锻炼。因此，建议在最低点静止4秒，这是积聚肌肉所有弹性势能的时间。,3.弹性势能的应用,在做弓步、深蹲时不妨也运用“静止4秒钟”，然后才迸发起来，这样你能有效地锻炼最多肌肉。,