定义 物体因发生弹性形变而具有的能量,形变越大,弹性势能越大。
从哪来 它建立在2. 机械效率之上。在分析机械做功与能量转化时,需理解能量守恒与损耗,从而引出储存于形变物体中的弹性势能作为能量的一种形式。
为什么 力对物体做功会改变物体的能量。当外力拉伸或压缩弹性物体时,力在位移方向上做功,这部分功没有转化为动能(假设缓慢形变),而是转化为物体内部粒子间相对位置改变所储存的能量。一旦外力撤去,物体恢复原状,内部粒子间的作用力反向做功,将储存的能量释放出来,表现为对外做功的能力,这就是弹性势能。
生活体验法
让学生用力拉橡皮筋,感受拉力随长度增加而变大,松手后橡皮筋飞出去。强调“拉得越长,飞得越远”,说明储存的能量越多。
适合:形象思维强、对抽象公式恐惧、需要直观感知的学生。
类比弹簧秤法
展示弹簧秤,指针偏转越大,说明弹簧形变越大。解释弹簧秤读数(力)与伸长量的关系,进而说明形变程度决定了储存能量的多少。
适合:逻辑清晰、喜欢通过仪器读数建立定量关系的学生。
微观结构法
用两个小球中间夹一根弹簧模拟分子间作用力。拉伸时,小球间距变大,弹簧被拉长,需要克服引力做功;压缩时,间距变小,弹簧被压缩,需要克服斥力做功。这种“抵抗”过程积累了能量。
适合:空间想象力强、喜欢探究微观机制、思维深入的学生。