高中物理必修二《82重力势能（第二课时）》学案

1、8.2重力势能（第二课时）学案【学习目标】1.知道探究弹性势能表达式的思路.2.理解弹性势能的概念，会分析决定弹性势能大小的相关因素.3.体会探究过程中的猜想、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.【课堂合作探究】观看撑杆跳视频，你知道运动员为什么可以跳那么高吗？观看射箭视频，你知道箭为什么飞那么远？一、 弹性势能拉长或压缩的弹簧、卷紧的发条、拉开的弓、正在击球的网球拍、撑竿跳高运动员手中弯曲的竿等等，这些物体都发生了弹性形变，每个物体的各部分之间都有弹力的相互作用。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，这种势能叫作 二、探究影响弹性势能大小的因素1.实验设计：2. 实验方法：3. 实验结论：形变量l一定,弹簧的劲度系数k越大，弹性势能越大；弹簧劲度系数k一定，弹簧的形变量L越大，弹性势能也越大。三、求弹力做功思考：弹簧在拉力F的作用下移动了l (在弹性限度内），求拉力做的功。方法一：平均值法F拉l方法二：微元法方法三：微元法+图像法四、 弹性势能与弹力做功的关系关系式：五、弹性势能的表达式【课堂检测】1.(多选)关于弹性

2、势能，下列说法中正确的是()A.任何发生弹性形变的物体，都具有弹性势能B.任何具有弹性势能的物体，一定发生了弹性形变C.物体只要发生形变，就一定具有弹性势能D.弹簧的弹性势能只跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关2.(多选)如图所示，一个物体以速度v0冲向与竖直墙壁相连的轻质弹簧，墙壁和物体间的弹簧被物体压缩，在此过程中，以下说法正确的是()A.物体对弹簧做的功与弹簧的压缩量成正比B.物体向墙壁运动相同的位移，弹力做的功不相等C.弹簧的弹力做正功，弹性势能增加D.弹簧的弹力做负功，弹性势能增加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4.如图所示，轻弹簧一端与竖直墙壁相连，另一端与一质量为m的木块相连，木块放在光滑的水平面上，弹簧的劲度系数为k，弹簧处于自然状态，用水平力F缓慢拉木块，使木块前进l，求这一过程中拉力对木块做了多少功.【达标训练

3、】一、单选题1. 一根弹簧的弹力F伸长量(位移)x图象如图所示，当弹簧的伸长量由3.0cm变到6.0cm的过程中()A. 弹力所做的功是0.45J，弹性势能减少了0.45JB. 弹力所做的功是0.6J，弹性势能减少了0.6JC. 弹力所做的功是0.45J，弹性势能增加了0.45JD. 弹力所做的功是45J，弹性势能增加了45J2. 一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落，到最低点时距水面还有数米距离，如图所示。假定空气阻力可忽略，运动员可视为质点，下列说法不正确的是()A. 运动员到达最低点前重力势能始终减小B. 蹦极绳张紧后的下落过程中，弹力做负功，弹性势能增加C. 蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒D. 蹦极过程中，重力势能的改变与重力势能零点的选取有关3. 下列说法中正确的是()A. 重力做功的多少与运动的路径有关B. 重力势能的变化与参考平面的选取无关C. 弹簧的长度越长，弹簧的弹性势能越大D. 两长度相同的弹簧，劲度系数大的弹簧的弹性势能大4. 宋代诗人苏轼的名句“会挽雕弓如满月，西北望，射天狼”中蕴含了一些物理知识。关于拉弓过程，下列说法正确的是

4、()A. 人对弓的作用力大于弓对人的作用力B. 人对弓的作用力小于弓对人的作用力C. 弓的弹性形变越大，弹性势能就越大D. 弓的弹性形变越大，弹性势能就越小5. 如图所示，在光滑水平面上有一物体，它的左端连一轻质弹簧，弹簧的另一端固定在墙上，在力F的作用下物体处于静止状态；当撤去力F后，物体将向右运动在物体向右运动的过程中，下列说法正确的是()A. 弹簧对物体做正功，弹簧的弹性势能逐渐减小B. 弹簧对物体做负功，弹簧的弹性势能逐渐增加C. 弹簧先对物体做正功，后对物体做负功，弹簧的弹性势能先减小再增加D. 弹簧先对物体做负功，后对物体做正功，弹簧的弹性势能先增加再减小6. 如图所示，弹性轻绳的一端套在手指上，另一端与弹力球连接，某同学用手将弹力球以某一竖直向下的初速度抛出，抛出后手保持不动从球抛出瞬间至球第一次到达最低点的过程中(弹性轻绳始终在弹性限度内，不计空气阻力)，下列说法正确的是()A. 弹性轻绳上的拉力一直增大B. 弹性轻绳的弹性势能一直增大C. 弹性轻绳刚伸直时，弹力球的速度最大D. 弹力球的重力势能一直减小7. 如图所示，在光滑水平面上有一物体，它的左端连一弹簧，弹簧的另

5、一端固定在墙上，在力F的作用下物体处于静止状态。当撤去F后，物体将向右运动，在物体向右运动的过程中，下列说法正确的是( )A. 弹簧的弹性势能先减小后增大B. 弹簧的弹性势能先增大后减小C. 弹簧的弹性势能逐渐减小D. 弹簧的弹性势能逐渐增大8. 如图所示，轻弹簧下端系一重物，O点为其平衡位置(即重力和弹簧弹力大小相等的位置)，今用手向下拉重物，第一次把它直接拉到A点，弹力做功为W1，第二次把它拉到B点后再让其回到A点，弹力做功为W2，则这两次弹力做功的关系为()A. W1W2B. W1=2W2C. W2=2W1D. W1=W29. 如图所示，在光滑水平面上有一物体，它的左端与一弹簧连接，弹簧的另一端固定在墙上，在力F的作用下物体处于静止状态当撤去F后，物体将向右运动，在物体向右运动的过程中，下列说法正确的是(弹簧始终在弹性限度内)()A. 弹簧的弹性势能先减小后增大B. 弹簧的弹性势能先增大后减小C. 弹簧的弹性势能逐渐减小D. 弹簧的弹性势能逐渐增大10. 一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落，到最低点时距水面还有数米距离。假定空气阻力可忽略，运动员可视为质点，下列说法不

6、正确的是()A. 运动员到达最低点前重力势能始终减小B. 蹦极绳张紧后的下落过程中，弹性力做负功，弹性势能增加C. 蹦极过程中，重力势能的改变与重力势能零点的选取有关D. 蹦极过程中，运动员的加速度为零时，速度达到最大二、计算题11. 如图所示，弹性绳原长等于AB，B处是光滑的定滑轮，在M点穿上一个质量为m的球，此时ABM在同一水平线上，弹性绳弹力为12mg.小球从M点由静止开始经过时间t滑到距M点为h的N点时速度恰好为零，球与杆间的动摩擦因数=0.5.试求从M到N的过程中，12.(1)摩擦力对小球做的功和弹力对小球做的功；(2)弹力对小球的冲量的大小；(3)小球的最大动能及最大动能时的位置13. 如图，一轻弹簧原长为2R，其一端固定在倾角为37的固定直轨道AC的底端A处，另一端位于直轨道上B处，弹簧处于自然状态，直轨道与一半径为56R的光滑圆弧轨道相切于C点，AC=7R，A、B、C、D均在同一竖直平面内。质量为m的小物块P自C点由静止开始下滑，最低到达E点(未画出)，随后P沿轨道被弹回，最高点到达F点，AF=4R，已知P与直轨道间的动摩擦因数=14，重力加速度大小为g。(取sin37

7、=35,cos37=45)(1)求P第一次运动到B点时速度的大小。(2)求P运动到E点时弹簧的弹性势能。(3)改变物块P的质量，将P推至E点，从静止开始释放。已知P至圆弧轨道的最高点D处，对轨道的压力，为自身重量的2925倍，求：P运动到D点时速度的大小和改变后P的质量m1。参考答案【课堂检测】1. AB2. BD3. C4.【达标训练】1.C【解析】Fx图象与x轴包围的面积表示弹力做功的大小，弹簧由伸长量3cm=0.03m到伸长量6cm=0.06m的过程中，克服弹力做功： W=10+202(0.060.03)J=0.45J弹力做功为0.45J，弹力势能增加了0.45J.故C正确，ABD错误。故选：C。2.D【解析】A.运动员到达最低点前，运动员一直向下运动，根据重力势能的定义知道重力势能始终减小，故A正确；B.蹦极绳张紧后的下落过程中，弹性力方向向上，而运动员向下运动，所以弹性力做负功，根据弹力做功量度弹性势能的变化关系式得：w弹=Ep，因为弹性力做负功所以弹性势能增加，故B正确；C.对于运动员、地球和蹦极绳所组成的系统，蹦极过程中只有重力和弹力做功，所以系统机械能守恒，故C正确；D

8、.重力势能的改变只与高度差有关，与重力势能零点的选取无关，故D错误。故选D。3.B【解析】A、重力做功的多少与运动的路径无关，与初末位移有关，故A错误；B、重力势能的变化与参考平面的选取无关，故B正确；C、弹簧的弹性势能与弹簧的劲度系数和弹簧的形变量有关，与弹簧的长度无关，故C错误；D、两长度相同的弹簧，无法知道其形变量的大小，故无法判断弹性势能的大小关系，故D错误。故选B。4.C【解析】解：AB、人对弓的力和弓对人的力是一对作用力与反作用力，大小相等，方向相反。故AB错误；CD、人拉开弓的过程中，弓的弹性形变越大，则弓的弹性势能就越大。故C正确，D错误故选：C。5.C【解析】解：撤去F后，弹力先为推力对物体做正功，后为拉力，对物体做负功； 弹簧先从压缩状态恢复原长，弹性势能减少； 后从原长伸长，弹性势能增加。故选：C。6.D【解析】A.弹性绳伸直前，没有弹力，故A错误；B.弹性绳伸直前没有弹性势能，故B错误；C.绳伸直前，球在做加速运动。绳伸直以后，开始阶段，重力大于绳的拉力，合力向下，球的速度增大，当重力与拉力相等时球的速度最大，故C错误；D.由重力势能公式EP=mg可知，高度降低，重力势能减小，故D正确。故选D。7.A【解析】弹性势能的变化是由弹力做功引起的，弹力做正功，弹性势能减小；弹力做负功，弹性势能增加。撤去力F后物体向右运动的过程中，弹力先对物体做正功，后对物体做负功，故弹性势能先减小后增大，故A正确，BCD错误。故选A。8.D【解析】弹力做功的特点与重力做功一样，不用考虑路径，只看起始与终止位置，故D正确9.A【解析】弹性势能的变化是由弹力做功引起的，弹力做正功，弹性势能减小；弹力做负功，弹性势能增加。撤去力F后物体向右运动的过程中，弹力先对物体做正功，后对物体做负功，故弹性势能先减小后增大，故A正确，BCD错误。故选A。10.C【解析】A.运动员到达最低点前，运动员一直向下运动，根据重力势能的定义知道重力势能始终减小，故A正确；B.蹦极绳张紧后的下落过程中，弹性力方向向上，而运动员向下运动，所以弹性力做负功，根据弹力做功量度弹性势能的变化关系式得：W弹=Ep，因为弹性力做负功所以弹性势能增加，故B正确；C.根据重力做功量度重力势能的变化，WG=Ep，而蹦极过程中重力做功不变的，与重力势

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