动的距离大小,重力的功可以简单地用重力与物体在竖直方向移动距离的乘积来表示;对于弹力,情况要比重力做功复杂,这是因为当弹簧被拉伸时,弹簧的拉力的大小会随着拉伸距离的增大而增大.也就是说弹力做功应该是一个变力做功的问题.师:拉力做功的问题比较复杂,下面大家通过讨论,得出弹力做功的表达式.学生分组讨论,弹力做功应该怎样表达,回答老师提出的问题师:变力做功应该怎样解决生:我们可以把变力做功问题转化为恒力做功问题,具体的做法是这样的:我们把拉伸的过程分为很多小段,它们的长度是△l1,△l2,△L3……在各个小段上,拉力可以近似是不变的,它们分别是Fl,F2,F3……所以在各个小段上,拉力做的功分别是F1△l1,F2△l2,,F3△l3,……拉力在整个过程中做的功可以用它在各个小段做功之和来代表,F1△l1F2△l2F3△l3,……师鼓励:刚才这位同学分析得非常好,那么是什么给你启示让你用这种方法解决问题的呢生:我们在计算匀加速直线运动位移时曾经用过这种方法,那时候想用速度和时间的乘积得到位移,但是速度是在不断变化的,于是采用的方法是把整个运动过程分成很多小段,每个小段中物体的速度的变化比较小,可以近似地用小段中任意一时刻的速度和这一小段时间间隔相乘得到这一小段位移的近似值,然后把各小段位移的近似值相加.当各小段分得非常小的时候,得到的就是匀变速直线运动的位移表达式了.
f师再次鼓励:这种方法叫做知识的迁移,以后大家还可以用这种方法解决未知问题.我们还是再回忆一下,在进行匀变速直线运动位移的具体计算时,我们采用了什么方法
生:我们采用了图象的方法求出了匀变速直线运动的位移公式.师:那么应该作一个什么样的图象来求拉力做功问题生:应该作一个FL图象来求拉力做功的具体数值。师:从弹簧原长开始,拉力随形变量变化的图象应该是什么样的,大家在纸上把它画出来.投影展示学生作的图象参考图例如图5.52
师:通过作图怎样求解拉力F做的功呢生:在处理匀变速直线运动的位移时,曾利用FL图象下梯形的面积来代表位移;这里利用FL图象下的面积来代表功.师:那么这个“面积”的大小是多少呢生:三角形的面积很容易计算,当物体从原长被拉伸J长度后,拉力做的功为:W=12kl2.师:总结根据我们刚才的推论,当弹簧处于原长、弹性势能值为零时,这个弹簧被拉长L时弹力做的功就等于弹簧被拉长L时弹簧弹性势能的值,所以有Ep=12kl2,这就是我们这节r