高中物理5.探究弹性势能的表达式导学案及答案

【学习目标】

1、理解弹性势能的概念，会分析决定弹簧弹性势能大小的相关因素。

2、知道探究弹性势能表达式的思路。

3、体会探究过程中的猜想、类比、迁移、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。

5、通过对弹簧弹性势能的表达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，提高物理知识在生活中的应用意识。

【学习重点】  弹性势能的概念及从弹力做功来探究弹性势能表达式的方法。

【学习难点】探究过程中化变为恒的思想和用图像法处理问题的方法。

【学习过程】

【自主学习】

1、一个物体从静止开始以加速度a做匀加速运动，怎样用v—t图像求t秒后物体的位移x？

2、势能的概念：                                                           。

3、弹性形变：                                                         ， 试举出常见的弹性形变的例子：                                   。

4、发生弹性形变的物体由于各部分间有         的相互作用，所以也具有                 ，这种势能叫弹性势能。

5、弹簧的弹性势能与              和               有关。

6、在弹簧的弹性限度内，弹簧的弹力与弹簧的伸长量之间的关系为：F=         。

7、弹力做正功，弹性势能         ；弹力做负功，弹性势能           。

8、弹性势能表达式的探究过程中，主要用到了                的方法。

【自主质疑】

自学中存在的问题：

【合作探究】

一、弹性势能大小与哪些因素有关？

1、对同一根弹簧，压缩不同的长度，将木块弹出的距离     ，说明弹簧弹性势能与          有关。   

2、对不同的弹簧，压缩相同的长度，将木块弹出的距离      ，说明弹簧弹性势能与         有关。

二、弹性势能与拉力做的功有什么关系？

1、在缓慢拉伸弹簧的过程中，拉力与弹力大小有什么关系？

2、在缓慢拉伸弹簧的过程中，拉力做功与弹力做功大小有什么关系？

 3、类比重力做功与重力势能变化的关系，弹力做功与弹性势能的变化有什么关系？

弹力做正功，弹性势能              

弹力做负功，弹性势能              

弹力做功多少与弹性势能变化量的关系                 。

[结论]                                                                               

三、怎样计算拉力做的功 ？写出各自的结果。

（小组讨论）

四、怎样求出弹簧弹性势能的大小？

1、在匀变速直线运动中，用v-t图像求一段时间内的位移。

2、弹簧弹力与伸长量的关系（F-x）图像怎样画？

3、怎样用图像(F-L)求拉力的功？

4、弹性势能表达式是怎样的？

5、思考：重力势能有相对性，弹性势能也有相对性吗?

例题：弹簧原长为l0，劲度系数为k。用力把它拉到伸长量为l，拉力所做的功为W1；继续拉弹簧，使弹簧在弹性限度内再伸长l，拉力在继续拉伸的过程中所做的功为W2。试求W1与W2的比值。                                     

【知识梳理】

【巩固拓展训练】

1、关于弹性势能，以下说法中正确的是  （      ）

A、发生弹性形变的物体一定具有弹性势能 B、发生弹性形变的物体不一定具有弹性势能

C、发生形变的物体一定具有弹性势能     D、发生形变的物体不一定具有弹性势能

2、弹簧的一端固定，处于自然长度。现对弹簧的另一端施加一个拉力，关于拉力做功(或者弹簧克服拉力做功)与弹性势能变化的关系，以下说法正确的是     (     )
A、拉力对弹簧做正功，弹簧的弹性势能增加      B、拉力对弹簧做正功，弹簧的弹性势能减少

C、弹簧克服拉力做功，弹簧的弹性势能增加      D、弹簧克服拉力做功，弹簧的弹性势能减少

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
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

5、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：
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

6、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：
A、va >vb      B、va <vb          C、va =vb        D、无法确定