2018-2019学年人教版必修2 7.5 探究弹性势能的表达式 学案
2018-2019学年人教版必修2 7.5 探究弹性势能的表达式  学案第2页

  二、新课讲解

  大屏幕投影展示撑杆跳高、张弓射箭、各类弹簧的图片。

  学生观察:压缩的弹簧可以把小球弹出很远、拉开的弹弓可以把弹丸射出、撑杆跳高运动员可以借助手中弯曲的杆跳得很高。

  师生共同分析,得出结论:上述现象中,弹簧等装置被压缩或拉伸时,发生了弹性形变,由于弹力的作用,弹簧等装置在恢复原状时能够对外做功,因而具有能量,这种能量叫做弹性势能。

  问题:通过重力势能一节的学习我们知道了重力势能的表达式mgh和两个影响因素:物体的质量和高度。影响弹性势能的因素有哪些?是怎样影响的?请举出生活中的一些弹性势能的例子来总结分析说明。

  参考:

  1.弓拉得越满,箭射出去得越远。

  2.弹弓的橡皮筋拉得越长,弹丸射出得越远。

  3.玩蹦床游戏时,把蹦床压得越深,人被反弹的高度越高。

  猜想总结:弹性势能跟形变量的大小有关,而且通过以上例子可以猜想,弹性势能随形变量的增大而增大。

  4.在拉弓射箭时,弓的"硬度"越大,拉相同的距离,"硬度"大的,箭射出的距离越远。

  5.压缩同样长度的弹簧到相同的位置,"粗"弹簧压缩得要困难些。

  6.同样长度的橡皮筋制作的弹弓,拉开相同的距离,"粗"橡皮筋的弹弓打出的弹丸远。

  猜想总结:在形变量相同的情况下,劲度系数大的,弹性势能大。

  猜想归纳:弹簧的弹性势能大小的影响因素是:弹簧的形变量和弹簧的劲度系数。

  类比思考:根据重力势能的表达式Ep=mgh,我们知道重力势能跟高度h成正比,弹性势能也跟形变量成正比吗?

  对比说明:不一定,因为要举起同一个重物,所用的力并不随高度变化,但是对于同一个弹簧,拉得越长,所用的力越大,所以我们不能肯定弹性势能跟形变量成正比,只能说明随形变量的增大而增大。

  问题探究:

  弹性势能与形变量和劲度系数的定量关系是怎样的?如何设计实验来探究呢?

  方法提示:根据前面的探究型课题的学习,探究过程的一般方法:

  1.提出探究课题;

  2.设计实验方案;

  3.进行实验,记录数据;

  4.作出速度-时间图象;

  5.得出结论。

  教师启发:物体具有做功的本领,我们称之为物体具有能。弹簧既然有弹性势能,肯定具有对外做功的本领,根据功能关系,弹簧对外做的功就等于它所具有的弹性势能。

  弹簧的形变,有拉长和压缩两种情况,研究弹簧拉长或压缩情况均可,我们先选择一种情况研究。

设计方案:利用如图所示的装置,弹簧一端固定,滑块靠在弹簧的另一端,用滑块压缩弹簧,弹簧具有了弹性势能,释放滑块,滑块在弹力的作用下向右滑动,在摩擦力的作用