2014年春高中物理 《探究弹性势能的表达式》教学素材 新人教版必修2VIP专享

第 5 节 探究弹性势能的表达式备课参考理解领悟探究是通过自己的探索活动，变未知为已知的学习过程。探究的目的是开发创造潜能，启发思维，使自己参与到教与学的活动中去。在自己思考的前提下，设计自己的探究方案，这个方案可以包含实验，也可以不包含实验。本节“探究弹 性势能的表达式”就是一个不包含实验的探究。1.什么是弹性势能？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。可见，物体具有弹性势能的条件是发生了弹性形变。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、撑杆运动员手中弯曲的杆，等等，都发生了弹性形变，都具有弹性势能。2.研究弹性势能的出发点弹性势能与重力势能都是物体凭借其位置而具有的能。在讨论重力势能的时候，我们从重力做功的分析入手。同样，在讨论弹性势能的时候，则要从弹力做功的分析入手。弹力做功应是我们研究弹性势能的出发点。3.弹性势能表达式中相关物理量的猜测弹性势能的表达式可能与哪些物理量有关呢？① 可能与弹簧被拉伸（或压缩）的长度有关。这是因为，与重力势能相类比，重力势能与物体被举起（或下降）的高度有关，所以弹性势能很可能与弹簧被拉伸（或压缩）的长度有关。重力势能与高度成正比，但是弹性势能与弹簧被拉伸（或压缩）的长度则不一定成正比，在地球表面附近可认为重力 不随高度变化，而弹力在弹簧形变过程中则是变力。② 可能与弹簧的劲度系数有关。这是因为，不同弹簧的“软硬”程度不同，即劲度系数不同，使弹簧发生相同长度的形变所需做的功也不相同。4.弹性势能与拉力做功的关系当弹簧的长度为原长时，我们设它的弹性势能为 0，弹簧被拉长或缩短后就具有了弹性势能。我们研究弹簧被拉长的情况，那么弹簧的弹性势能应该与拉力所做的功相等。可见，研究弹性势能的表达式，只需研究拉力做功的表达式。5.如何计算拉力所做的功？在拉伸弹簧的过程中，拉力是随弹簧的形变量的变化而变化的， 拉力还因弹簧的不同而不同 。因此，拉力做功不能直接用功的公式 W=Flcosα。那么，如何求出拉力的功呢？与研究匀变速直线运动的位移方法类似，就是将弹簧的形变过程分成很多小段，每一小段中近似认为拉力是不变的。所以，每一小段的功分别为 W1=F1△l1，W2=F2△l2，W3=F3△l3，……拉力在整个过程中所做的功为 W=W1+W2+W3+……=F1△l1+ F2△l2+ F3△l3+……6.如何计算求和式？要直接计算上述各小段功的求和...