機械能守恒定律在高中物理解題中的應用

摘 要：高中物理教學當中機械能守恒定律作為物理問題解決的重要規律，對于高中物理知識的學習具有重要的作用。就物理解題而言，不管物體間相互作用力為變力或恒力，只要研究對象滿足守恒定律條件，均能夠使用機械能守恒定律完成解答?；诖耍疚膶C械能守恒定律在高中物理解題中的應用展開分析，以能夠對機械能守恒定律的應用價值有進一步認識。

關鍵詞：機械能守恒定律；高中物理解題；應用

一、 引言

機械能守恒定律主要以能量守恒理念為依托，通過功能關系建立為前提，作為力學當中重要規律之一，對于高中物理學習發揮著極為關鍵的作用。在教學過程中，如何有效地利用其完成物理解題應用，本文進行了簡要的探討，以供參考。

二、 判斷機械能是否守恒解題策略

高中物理解題過程中，應用機械能守恒定律時，首先需依據其內容，對機械能是否守恒給予判斷，并明確滿足相關條件，具體通過直接、間接及能量等三種判斷方法完成。舉例來說：如圖1，木塊、斜面及水平面都處于光滑面，其中木塊由靜止狀態沿斜面運動。對此運動過程中木塊機械能是否滿足守恒定律進行分析，并對木塊、斜面二者所構成的系統機械能是否滿足守恒定律進行探討。

對題目進行分析時，將木塊與斜面作為研究對象，并依據上面所講方法進行分析，因圖形當各個面均為光滑的，在木塊進行下滑時，顯然不會出現摩擦力，因此，符合機械能守恒條件，所以，木塊、斜面二者構成的系統機械能滿足守恒定律。并由于木塊、斜面壓力垂直于斜面向下，同時與斜面位移夾角構成銳角，因而壓力對斜面做正功，從而加大了斜面機械能。同時木塊與斜面所構成的系統機械能守恒，所以，木塊機械能減小，木塊下滑時機械能是不守恒的。

三、 單個物體機械能守恒定律的解題策略

如下圖所示，圖2為不計空氣阻力的拋體運動；圖3為沿光滑固定斜面或曲面運動的物體；圖4僅為重力做功的“鏈條”，三個圖所研究對象均為重力勢能與動能二者間的轉換，即mgh=12mv2。

例如：對以往物體機械能守恒進行判斷，正確選項為（ ）

A. 做勻速運動的物體機械能一定守恒

B. 做勻速圓周運動的物體機械能一定守恒

C. 做變速運動的物體機械能可能守恒

D. 合外力對物體做功不為零，機械能一定不守恒

單體運動機械能是否守恒學生極易掌握，所以答案很簡單，選擇C，其中D選項會給學生帶來更多的迷惑，物體所受重力是否為內力或外力？學生無法給予一個清晰的答案。由于重力勢能處于物體與地球共同所有，因此機械能物體重力即為內力，但若以牛頓定律當中所囊括的動力學與動量，則將重力歸納為外力。同時，在教材當中闡述勢能作為系統共有，并不是有物體所單獨具有的，在表達過程中為了簡化理解對于一般研究對象并未闡述地球，只有分析物體而已。

四、 系統的機械能守恒問題

如圖5，滑塊a、b質量為m，a套在固定豎直桿上，與光滑水平面距離為h，b位于地面，a、b通過鉸鏈用剛性輕桿連接，由靜止開始運動，不計摩擦，a、b為質點，重力加速度為g。則（ ）

A. a接近地面時，輕桿對b持續做正功

B. a落地速度為2ghh

C. a落地時，加速度一直小于g

D. a落地前，若a機械能為最小，b對地面壓力大小為mg

答案：BD

對此選擇題進行解答的過程中，主要有兩個關鍵點，首先，使用速度投影定理將兩個物體間速度關系進行明確，并將其分解為沿桿分速度、垂直桿分速度，而其分速度保持一致。如果a將要達到地面，桿則為水平方向，則a沿桿分速度為零，并由此確定b最終速度為零；除此之外，需重視彈力臨界點，明確題目意思，并掌握桿對a先做負功，后做正功，活動時桿彈力方向與a速度由鈍角變為銳角，臨界點處于垂直環境，同時桿的彈力保持在水平方向，速度最小為a，最大為b，而b對地面壓力大小則為mg。

五、 結束語

總而言之，文章就高中物理機械能守恒在解題當中的具體應用進行簡要的分析。在高中物理題型當中，機械問題出現頻率極高，為了更好地解決以上問題，可加強機械能守恒定律的運用。在此過程中，需全方位掌握機械能守恒定律的內容與做功的變化，在解答過程中需對研究對象進行明確，尤其是包含多個物體，其所構成系統物體能量變化進行清晰的認識，并掌握物體能量具體變化。除此之外，還需關注零勢能面的選取，進而進一步簡化運算過程。通過本文分析，希望可以為相關學者提供一定的借鑒。

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作者簡介：楊志坤，吉林省梅河口市，梅河口市第五中學。