第七章 机械能守恒定律 第 5 节 探究弹性势能的表达式班级 学号 姓名 成绩 【课程学习目标】(1)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)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
(3)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
(4)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
重点:利用微元法和图象法计算变力做功的问题
难点:理解微元法把变力做功转化为恒力做功
【课堂导学】一、复习引入1、简述胡克定律的内容,并写出公式
2、简述重力做功和重力势能的关系,并写出公式
二、新课探究1、弹性势能:
2、探究:将一根轻度系数为 k 的弹簧拉伸(或压缩),拉伸量(或压缩量)为 x 时,它具有多少弹性势能呢
问题 1:猜测弹性势能的大小跟哪些因素有关
问题 2:拉伸(或压缩)的过程中,弹性势能是增加还是减小
弹性势能的变化量跟哪个力所做的功有关
是怎样的关系
用公式表示这个关系:
结论:要计算拉伸(或压缩)后的弹簧具有的弹性势能,只需求出拉伸(或压缩)过程中 所做的功
问题 3:求拉伸弹簧过程中克服弹力所做的功,能不能直接用公式 W=Fl cosα
1方法一:微元法
探究 1:将拉伸过程分成很小的 n 段,每一段拉伸量为△l,即 n△l=x,假设每一小段中,弹力大小不变,写出拉伸过程中弹力所做功的表达式,并用数学方法计算出弹力所做的功
方法二:图象法
探究 2:画出拉伸过程中弹力 F 随拉伸量 x 变化的图象
说明图象斜率的意义,并根据图象来求弹力所做的功
总结:根据我们刚才的推论,当弹簧处于原长时,弹性势能值取为零,这个弹簧被拉长 x 时克服弹力所做的功就等于弹簧的弹性势能,所以有 Ep=W=
【典例分析】例 1:在