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2. 弹性势能

功和机械能 · 初二
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

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。
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练一道
基础题
一根弹簧原长10cm,受到5N拉力时伸长至12cm。若将其拉伸至14cm(仍在弹性限度内),其弹性势能如何变化?
变式
射箭时,弓被拉满释放,箭飞出。请问: (1) 弓的弹性势能转化为箭的什么能? (2) 如果弓拉得不够满,箭飞得近,说明什么?
试试手自己判
检测题
一个弹簧测力计,当挂上1N物体时,伸长1cm。若将该弹簧压缩1cm,其弹性势能与拉伸1cm时相比如何? A. 压缩时更大 B. 拉伸时更大 C. 两者相等 D. 无法比较
看答案和判分标准
答案:C
判对标准:
1. 学生能识别出“压缩1cm”和“拉伸1cm”的形变程度(绝对值)相同。
2. 学生能依据“弹性势能与形变程度有关,与拉伸或压缩方向无关”的原理进行判断。
3. 选择C并解释“形变量相同,故弹性势能相同”即为掌握。若选A或B,说明未理解形变程度是决定因素;若选D,说明对弹性势能的决定因素认知模糊。
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