淺析高中物理“機械能”的學習

■陳翔宇

機械能是高中物理中的重要內容之一,涉及的考點包括功和功率、動能定理及其應用、機械能守恒定律及其應用等,知識點較多也很雜,而且在填空題、選擇題和計算題等多種題型中都有出現。因此掌握“機械能”的基礎知識和求解機械能相關試題的基本思路對提升同學們的物理應試成績和物理學習能力十分重要。

1.功和功率

功是力和在力方向上通過的位移的乘積,它包括恒力功和變力功兩種,是標量。功的正負反映出力對物體是驅動作用還是阻力作用。

求解恒力功的解題思路是:(1)通過受力分析找出力,通過運動分析找出位移;(2)確定力和位移方向間的夾角;(3)利用功的計算公式來計算。

求解變力功的解題方法主要包括:(1)平均力法;(2)圖像法;(3)用功率和時間的乘積求解;(4)等效變換法;(5)動能定理法;(6)微元法。

功率反映了力對某一對象所做功的快慢程度,功率的計算方法有兩種:(1)功率可以用功除以時間來計算;(2)功率也可以通過力乘以速度再乘以力與速度的夾角來計算,如果速度是平均速度,那么得到的是平均功率,如果速度是瞬時速度,那么得到的是瞬時功率。

2.動能定理

動能定理是指物體終點和起點之間的動能差等于外力對物體做的功。在動能定理的應用中,物體的運動軌跡可以是直線或曲線,物體受到的力可以是恒力或變力。

運用動能定理解題的思路是:(1)選定對象,并掌握其運動形式;(2)分析對象受到的力和做功;(3)分別寫出終點和起點的動能;(4)根據動能定理列出方程式,并進行求解。

3.機械能守恒定律

機械能守恒的條件是物體或系統只有重力或彈力做功,除重力和彈力外其他外力不做功或者做功之和為零。我們可以通過做功和能量轉化來判定機械能是否守恒。

應用機械能守恒定律解題的思路是:(1)正確選取研究對象;(2)分析研究對象的受力、做功情況,判斷機械能是否守恒;(3)確定研究對象在起點和終點的機械能;(4)用機械能守恒定律列出方程;(5)求解方程,對結果進行說明或分析。

4.功能關系及能量守恒的理解

功能關系主要包括重力做功與重力勢能、重力或彈力以外的力做功與機械能、摩擦力做功與熱能、電場力的功與電勢能等,其中重力勢能、彈性勢能、電勢能的改變與對應力做的功大小相等,但符號相反。功能關系的精髓是能量在轉換的過程中總量是不變的。

綜上所述,高中物理中“機械能”包括的知識點等內容較多,同學們只有掌握了基礎知識和基本的解題思路才能提高自己的解題能力和水平。