对弹性势能的理解
1.弹性势能的产生及影响因素
2.弹性势能与弹力做功的关系
如图753所示,O为弹簧的原长处。
图753
(1)弹力做负功:如物体由O向A运动(压缩)或者由O向A′运动(伸长)时,弹性势能增大,其他形式的能转化为弹性势能。
(2)弹力做正功:如物体由A向O运动或者由A′向O运动时,弹性势能减小,弹性势能转化为其他形式的能。
(3)弹力做功与弹性势能变化的关系:弹性势能的变化量总等于弹力对外做功的负值,表达式为W弹=-ΔEp。
3.弹性势能表达式
(1)弹簧弹力随形变量x的变化图线及围成面积的意义
类比vt图像的面积表示位移,Fx图像与x轴所围的面积表示弹力的功,如图754所示。所以当弹簧的形变量为x时,弹力做功W弹=-kx·x=-kx2。
图754
(2)弹性势能的大小:Ep=-W弹=kx2。
[典例] 如图755所示,在水平地面上竖直放置一轻质弹簧,弹簧上端与一个质量为2.0 kg的木块相连。若在木块上再作用一个竖直向下的变力F,使木块缓慢向下移动0.1 m