2013高中物理 7.5《探究弹性势能的表达式》同步课堂对点演练

【知识点详解】 高中物理课程中的7.5章节主要探讨了弹性势能的表达式及其相关概念。弹性势能是物体由于形变而储存的能量，它与物体的弹性模量、形变量以及初始长度等因素有关。在力学中，弹性势能是能量的一种形式，通常与弹簧等弹性物体的形变联系在一起。 1. 弹性势能的理解： 在描述弹性势能的问题中，通常会涉及到弹簧的动态过程。例如，如图7-5-6所示的情况，当外力F撤销后，物体开始向右运动。在这个过程中，弹簧的弹力起初对物体做正功，导致物体加速，弹簧的弹性势能转化为动能，因此弹性势能减少。随着物体继续移动，弹簧被进一步拉伸，弹力方向改变，开始做负功，弹性势能随之增加。所以，弹簧的弹性势能在整个过程中经历了先减小后增大的变化。 2. 弹力做功与弹性势能变化的关系： 在问题2中，我们看到一个弹簧连接的A、B两球系统。当B球释放后，弹簧先被拉伸再被压缩。在此过程中，B球的加速度随着弹簧弹力的减小而减小，直至弹力变为零，加速度达到最大。然后，B球在弹簧的拉力作用下减速，加速度反向增大。弹簧的弹性势能先是减小（因为弹力做正功），然后在弹簧被压缩时增大（弹力做负功）。B球的速度先增加，达到最大值后开始减小。 3. 蹦极运动中的能量转化： 在蹦极运动中，重力始终向下，因此在整个下落过程中，重力对人做正功，重力势能转化为动能。同时，橡皮绳的弹性势能在人下落并拉伸橡皮绳时逐渐增加，因为橡皮绳对人做负功。这意味着人的动能和橡皮绳的弹性势能都在增加。 4. 弹簧的胡克定律和弹性势能计算： 胡克定律是弹簧力学的基础，它表明弹簧的弹力F与其形变量x成正比，即F=kx，其中k是弹簧的劲度系数。在问题4中，通过已知的力和形变量可以计算出劲度系数k。弹簧所做的功可以通过力与位移的乘积来计算，但由于弹力方向与位移方向相反，弹力做负功，意味着弹性势能增加。弹性势能的变化量等于弹力做功的绝对值。 弹性势能的概念贯穿于各种力学问题中，理解其变化规律对于解决涉及弹簧和弹性形变的物理问题至关重要。这包括弹性势能与功的关系、能量转换以及胡克定律的应用。在实际问题中，运用这些知识可以帮助我们分析物体的运动状态和能量变化。