高中物理機械能守恒的解題方法

農蘭萍

(廣西田東縣實驗高級中學 531500)

結合自身教學經驗可知機械能守恒的判斷、單物體機械能守恒、連接體機械能守恒、彈簧類機械能守恒問題較為常見.為使學生掌握這些問題的解題方法，教學中應結合具體例題，為學生逐一的進行講解.

一、機械能守恒與否的判斷

該類習題較為基礎.解題時需要牢固記憶、深刻理解機械能守恒成立的條件，選擇合理的分析對象與過程，尤其為學生講解繩子繃緊、物體爆炸等機械能是不守恒的.

圖1

例1如圖1所示，一輕繩的一端固定，另一端連接一小球，從A點釋放后自由下落至B點繩子剛好被拉直，之后小球向C擺動.以下敘述正確的是( ).

A.小球從A→C運動過程中機械能守恒

B.小球從A→B以及從B→C運動過程中機械能守恒

C.小球從B→C運動過程機械能不守恒

D.小球在C點較在A點的機械能少

解該題牢牢把握小球運動的受力情況以及與之相關聯的物體運動、形態的變化等，對照機械能守恒條件進行判斷.認真分析小球的運動過程可知，小球到達B點繩子突然繃直，期間機械能是不守恒的.其他的運動過程機械能守恒，因此可知A項錯誤，B項正確.小球從B→C運動過程只有重力做功，機械能守恒，C項錯誤.因繩子繃直消耗了小球的機械能，因此小球在C點較在A點的機械能少，D項正確.

二、單物體機械能守恒問題

解答單物體機械能守恒問題時認真審題，對物體的運動過程進行清晰、準確的判斷是關鍵.在審題時應注重提取關鍵詞，如“剛好”、“恰好”等，這些關鍵詞往往是解題的突破口.同時，明確每個運動過程物體的受力情況以及能量轉化情況，積極聯系所學列出相關的解題方程進行求解.

圖2

三、連接體機械能守恒問題

解答連接體機械能守恒問題時需要明確各個物體的運動情況，找到運動之間的內在關聯.同時，需要根據實際情況靈活切換整體、局部視角，合理選取相關的研究對象、物體運動過程，列出相關的機械能守恒方程.

例3如圖3所示，一半徑R=0.3m的光滑半圓環固定在左側的豎直墻面上.右側豎直墻面上與圓環的圓心O等高處固定于光滑水平直桿.將一質量ma=100g的小球a套在半圓環上，將一質量為mb=36g的滑塊b套在直桿上，兩者使用長l=0.4m的輕桿通過鉸鏈連接.將a從圓環的最高處由靜止釋放，使其沿圓環自由下滑，忽略一切摩擦力，a和b均可視為質點，g取10m/s2.求(1)a到達與圓心O等高的P點時的向心力；(2)a從P點下滑至桿與圓環相切的Q點時，桿對滑塊b做的功.

圖3

四、彈簧類機械能守恒問題

彈簧是一種重要的儲能裝置，其拉伸以及壓縮都會儲存能量.該類問題綜合性較強，解答時需要通過審題牢牢把握能量的轉化形式與去向，找到物體運動的關鍵位置，對物體進行受力分析，運用所學列出相關的機械能守恒方程.

圖4

例4如圖4所示，光滑水平軌道AB與光滑半圓形軌道BC相切于B點且在同一豎直平面內.已知半圓軌道的半徑為R.一質量為m的物塊壓縮彈簧至A點，由靜止釋放到達B點之前與彈簧脫離，且物塊剛好通過半圓軌道的最高點C，重力加速度為g.求(1)物塊在B點對半圓軌道的壓力.(2)物塊在A點時的彈簧彈性勢能.

物理教學中為使學生掌握機械能守恒的解題方法，應注重為學生深入的剖析物體機械能守恒成立的條件，并結合例題講解澄清學生認識.同時匯總高中物理常見的機械能守恒習題，為學生一起剖析解題思路，指出運用機械能守恒解題時應注意的事項，提高學生運用機械能守恒知識靈活解答物理問題的能力.