淺析機械能在高中物理學習中的適用范圍

陳遠鵬

摘 要：機械能作為高中物理的重要學習內容，可以說貫穿于整個高中物理學習過程中。機械能是一種功和能的概念，它的出現和應用對于力學研究來說具有重要的作用，我們可以通過平時的考試發現，機械能相關知識點在考試過程中出現的范圍是非常大的，并且在整體的物理考試分數中占有絕大部分的分值，因此對機械能的應用和解答方式進行分析總結，對于我們學習高中物理來說就具有很重要的作用和意義。我主要根據自己的物理學習經驗和對機械能的認識對其在高中物理學習中的適用范圍進行分析，希望對同學們學習機械能知識有一定的幫助。

關鍵詞：機械能；高中物理學習；適用范圍

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.252

機械能在高中物理中的應用不僅是解決功和能的問題，還為電磁學和熱學等提供了重要的依據。有時候我們碰到一些力學問題，首先就會想到用牛頓定律解題，但是在實際的解題過程中，很多問題是牛頓定律不能解決的，這時就可以利用機械能進行解答。機械能在物理選擇題、填空題和解答題中幾乎都會出現，并且通常在解答題中是以壓軸的方式出現的，因此明確機械能在高中物理學習中的適用范圍對提升我們的物理學習能力來說就具有非常重要的作用。

1 動能定理

動能定理一直以來都是高中物理考試中的熱點，也是比較重要的機械能適用范圍中的一點。動能定理的內容就是外力對物體所做功的代數和等于物體動能的增量，這是我們在初步接觸動能定理的時候就需要理解的概念，并且老師會要求我們記住和理解其表達式：W總=1/2mv22-1/2mv12這對于用動能定理解決機械能做功的問題來說是具有重要作用的。我們在應用動能定理解決機械能相關問題的時候，只需要對物體在整個運動過程中做得總功進行考慮，并且對其初動能和末動能進行計算，并不需要考慮其運動過程中的狀態變化。由于動能定理是研究物體在做功過程中的受力情況的，因此我們就必須對單個物體受的力進行分析。一般情況下，當我們遇到物體受力引起位移而不涉及加速度的這種題，就可以優先考慮運用動能定理解題，而不需要運用牛頓第二定律，這樣會使得物理題在解答過程中更加簡便。比如：一物體質量為m=10kg，在平行于斜面的恒定拉力F作用下沿斜面向上運動，斜面與物體間的動摩擦因數為，當物體運動到斜面中點時，去掉力F，物體剛好可運動到斜面頂端停下。設斜面傾角為，取g=10m/s2，求拉力F。在解答這個題時，我們首先的可以對物體的受力情況進行分析：

物體所受的力如上圖所示，重力為mg，拉力F，斜面的支持力為N，以及受到摩擦力。然后在斜面的上半段去掉支持力F，其余地受力不變，可以設斜面的長度為S，可以根據動能定理求出物體從斜面底端運動到頂端的過程中，它的等量關系式為：，這樣可以解得F=117.3N。

2 機械能守恒

機械能守恒定律是機械能在高中物理中運用的基礎，我們在解答很多與做功、耗能有關的物理題時，首先就是要判斷其機械能是否守恒。機械能守恒就是指物體只在重力或者彈力的作用下才會做功，在這個過程中物體的動能和勢能是發生了相互轉化的，但是其機械能的總量不會發生變化，因此就說其機械能是守恒的。機械能守恒的條件就是其概念中提到的，只會在重力或者彈力的作用下做功，其他力是不做功的，也就是說物體是受了其他的外力的，只是這些力都沒有做功。比如：一個小球系在一根繩子上，將這根繩子沒有系小球的一端固定在天花板上，然后將其從固定的高度由靜止開始釋放，在小球運動的過程中，不僅受到重力，它還會受到繩子對它的拉力，但是在這個過程中小球的機械能是守恒的，因為它受到的繩子的拉力，其方向是一直與其運動的方向垂直的，因此拉力就不會對小球做功。在物體受到其他外力并且外力做功的情況下，其機械能也是可能會守恒的，在這種情況下，物體機械能守恒的條件就是外力做功的代數和為0，這時也可以看做只有重力做功，因此其機械能達到守恒。

3 其他應用

機械能在高中物理中的適用范圍是很廣的，除了我在前面具體提到的動能定理和機械能守恒，它還在很多高中物理知識有一定的應用。其他的適用范圍包括功率、功能關系、機動車的啟動方式以及驗證機械能守恒定律等，這些都是我們在學習高中物理知識的過程中會接觸到的知識點，只是相對于前面兩種我比較詳細的介紹了的知識點來說其應用次數不多，但也屬于重要的機械能學習范疇。我們在學習機械能相關知識的過程中，需要對不同的概念進行理解，并且熟練運用計算公式，因為機械能知識點考察的不僅是我們對概念的理解，還包括物體在不同的做功條件下適用的計算公式。我們在運用機械能解答高中物理相關題型的時候，要對題目進行完整的分析，通過其涉及到的內容使用正確地機械能概念和運算公式，要懂得將不同的機械能運用方式區別開來，并且能夠靈活運用，從而開發我們的思維，掌握高中物理學習過程中的所有機械能運用形式。

4 結語

綜上所述，機械能在高中物理學習過程中的適用范圍是非常廣的，我們在學習和運用過程中需要明確不同的機械能概念，針對具體的題進行具體分析，在學習過程中可以和同學一起討論，增強自己對相關知識的掌握程度，從而提升自身的學習質量。

參考文獻：

[1]謝淳凡.淺析高中物理機械能守恒學習技巧[J].文理導航旬刊，2017.

[2]苗毅.淺談如何學好高中物理中的機械能守恒定律[J].教育科學：引文版，2017.endprint