高中物理機械能守恒學習技巧分析

鄒宗先

在高中物理課程中，機械能守恒是課程的重點，同時也是課程難點，很多學生在學習機械能守恒時非常吃力，掌握良好的學習技巧是提高學習效果的關鍵。通過掌握更多有效的學習技巧，不僅能幫助更靈活的運用知識，還能使機械能守恒相關知識得以更好的鞏固，從中掌握更高效的物理學習方法，為今后的學習打下良好基礎。

1 高中物理機械能守恒知識學習的重要性

在高中物理中，守恒定律涉及的非常多，是較為重要的一部分學習內容。通過學習動能與勢能，可以打下堅實的機械能守恒學習基礎。可以說，機械能守恒具有承上啟下作用，在整個高中力學知識學習中處于重要地位，同時也在能量知識學習中扮演重要角色。不同運動形式的相關守恒知識與轉化知識，能夠非常好的將自然規律體現出來，幫助更好的理解相關概念、規律等，但是這些內容有一定抽象性，學習難度較大，且學生掌握的相關解題技巧較少，難以靈活運用。在機械能守恒定律學習中，可以將其放在兩個領域加以理解，一個是力學領域，另一個是能量學領域，了解機械能守恒定律在這兩個領域中如何運用。在實際應用機械能守恒定律時，關注物體如何在初始階段及最終階段運動，獲取到初始及最終兩個狀態的機械能總和就能通過等式解決問題，很多學生因為機械能守恒定律學習時，難以理解定律，掌握的不牢固，學習技巧缺乏，只能通過死記硬背方式應付考試。這樣不僅不利于掌握、理解機械能守恒定律，更難以在解題中靈活運用，很難得到理想的考試分數，長期還會逐步喪失學習興趣，影響今后物理學科的學習效果。

高中力學方面及能量學方面很多問題都需要借助機械能守恒定律解決，為此，要注重機械能守恒學習技巧的研究。通過掌握多種學習技巧，獲得學習成就感，激發學習興趣，不斷加深對守恒定律的理解與掌握。在今后的解題中能夠更靈活的運用守恒定理，達到舉一反三的效果，提高學習效率。

2 高中物理機械能守恒學習技巧

因為高中物理課程學習內容多，學習任務緊，這就要求教師要注重學習技巧的講解，以使學生掌握多種學習技巧，提高學習效率。受學習積極性、教學模式、學習資源等多種因素影響，高中生在學習機械能守恒時，技巧的運用存在很多障礙。為此，針對機械能守恒學習，提出以下技巧：

2.1 機械能守恒的判斷

用輕彈簧連接兩個物塊，并將其放在光滑水平面上，相連的兩個物塊標記為物塊A、物塊B。其中，物塊A豎直狀態與靠著墻壁，將一個子彈形狀的物體沿著水平方向攝入物塊B，并讓其留在物塊B中。這類問題，需要對機械能守恒定律有充分理解，對研究對象機械能是否守恒進行判斷，相關的物理問題才能熟練運用這個定律解決。

2.1.1 用機械能定義判斷

在水平面內，如果物體運動能夠勻速進行，動能、勢能均不改變條件下，機械能是守恒的。如果有一個物體在動能不變條件下沿斜面勻速下滑，減少的是重力勢能，機械能也會隨之減少。

2.1.2 用做功判斷

對物體或系統的內、外部受力情況分析，可以將各力的做功情況明確出來，如果系統不存在其他做功，只存在重力做功，此時可判定機械能是守恒的。具體是指，在解題中運用到機械能，要先對系統是否有外力對其做功的情況分析，或者是對外力對系統做功總和是否為零進行分析。如果經過分析發現系統外力做功不存在，或者外力對系統做功總和為零，則可以對系統處于機械能守恒狀態進行判定。物塊B帶著子彈狀物體向左運動，直到彈簧出現最大壓縮量時，此時做功的只有彈簧，由此，可以判斷出系統的機械能守恒;彈簧推動著帶有子彈狀物體的物塊B向右運動，直到彈簧恢復原有長度時，做功的只有彈簧彈力，此時系統的機械能是守恒的。

2.1.3 用能量轉化判斷

如果系統與外界沒有機械能傳遞，機械能仍維持不變，則系統的機械能是守恒的。具體來說，在機械能守恒定律應用時，需要對系統的動能與勢能變化情況充分掌握，了解運動狀態。如果系統只存在動能與勢能兩種能的相互間轉化，而不存在其他能量轉化時，且與外界也不存在能量轉化，則系統的機械能是處于守恒狀態的。在“子彈”狀物體射進物塊B時，“子彈”狀物體的動能出現了轉化，即一部分轉化為系統的內能，此時減少了系統的機械能，不再是守恒的機械能。

2.2 機械能守恒的重要表達式

E1與E2是初始運動及最終運動狀態中機械能的表達式，因為E1=E2，將公式展開，得到公式為Ek1+Ek2=Ek2+Ep2。系統中的勢能變化量等于動能變化量，這是系統機械能守恒的一個表現，也就是說動能增加量與勢能減少量是相等的;除去地球這一系統，物體1與物體2，相等的是物體1減少的機械能與物體2增加的機械能，用公式可表達為E1減=E2增。在以上這些公式中，Ek1+Ek2=Ek2+Ep2的運用時要關注重力勢能參考面，而其他公式則不需要關注。

2.3 對零勢能面合理選擇

可以隨意對零勢能面選擇，只有選擇合適的零勢能面，才能使問題的分析難度進一步降低。在對同一個系統研究時，選擇的零勢能面可以是相同的，通常，用低點作為零勢能面的情況較多。此外，要保證初始與最終運動勢能達到統一。在對機械能守恒這一定律使用時，通常只對始末的運動情況考慮，運動過程不需要考慮，也就是說只對開始與終止機械能的總量計算。機械能守恒運用中，也不需要考慮加速度與時間問題。為此，解題的步驟得以大大簡化。

2.4 解題技巧

因為機械能守恒定律只對物體初始、末尾兩種狀態關注，物體運動過程不需要考慮，為此，在對相關力學題型求解時，運用機械能守恒可以將復雜的問題變得簡單化。總體的解題技巧歸納為：（1）了解題目研究對象;（2）分析物體受力情況;（3）對物體始末兩種狀態有充分了解;（4）依據機械能守恒定律將方程式列出;（5）求解后對結果做相關分析。單個物體與地球所構成的系統及系統機械能守恒問題是高中階段機械能守恒所涉及的主要問題。具體的解題技巧如下：

2.4.1 單個物體機械能守恒技巧

2.4.2 系統機械能守恒技巧

這類問題有多種類型，解決起到難度更大，常見的有輕繩連體、輕體連桿等問題。在一個傾斜角為的光滑斜面中，兩個物體通過跨過定滑輪的繩子連接到一起，兩個物體的質量分別為M與m，且初始時兩物體均為靜止狀態，設問：m距離地面高度為h時，求m落地時的速。此題可以這樣分析：細繩、M、m共同將一個系統構成，所受外力有四種，一種是M受的重力，表示為Mg;一種為M受的支持力，表示為N;還有滑輪對細繩產生的力，表示為F。系統機械能不會受M與m的重力影響而發生改變，N與斜面是垂直的，且沒有分力出現在位移方向，因為不做功。此外，針對該類問題，還要考慮到速度的關系。總的來說，通過對定律靈活運用，以上這類問題均能變得簡化。

2.5 保證課堂學習效率，獨立完成習題作業

因為當前很多高中生對機械能守恒學習較為吃力，需要進一步提高課堂學習效率，因為機械能守恒知識是環環相扣的，一旦某些知識沒學好，接下來的學習也會同樣吃力。為此，可以讓學生采取做課堂筆記的方式，因為課本中機械能量守恒涉及的內容有限，以基礎理論與例題為主，通過做筆記形式將老師課上補充的知識點、例題記錄下來，有效學習教師的思維方法，幫助更好的掌握課堂重點知識，對于不懂得知識點也可以記下來，課后方便問周圍同學或者老師。

在課后要做好復習，對于課上學習的公式、定理等要多加復習，并多做練習題，尤其是容易混淆的知識。每完成一節課，都要引導學生養成課后梳理及總結課堂內容的好習慣，以更好的消化、理解舊知識，提高對新知識的掌握，并多做專項訓練，以提高知識的運用能力。

3 結束語

總之，機械能守恒是高中物理學習的重點及難點，要首先熟悉、理解守恒及力學相關知識，為守恒學習奠定基礎，不斷從多個方面探究多樣化的學習技巧，以更高效、快速的掌握相關定理，并熟練、靈活用機械能守恒解題，取得更顯著學習效果。

（作者單位：利津縣高級中學）