功與能量視角下高中物理解題探究

劉杰

【摘 要】 功是能量轉化的量度，兩者之間聯系緊密.從功與能量視角解答高中物理習題往往可獲得事半功倍的效果.為提高學生運用功與能量解答物理習題的意識，促進其解題能力的進一步提升，應做好高中物理經典題型的匯總，探究功與能量解題的相關思路，給學生帶來良好的啟發.本文對高中物理相關習題進行簡單匯總，并結合不同的題型展示從功與能量角度解答的相關過程，以供參考.

【關鍵詞】 功與能量;高中物理;解題探究

1 彈簧問題的解答

彈簧是高中物理習題中較為常見的對象，根據不同的形變表現為彈力和拉力.同時，彈簧是儲能的重要裝置.教學中注重給學生提供彈簧裝置，要求學生體會彈簧的形變特點，更好地把握彈簧的性質.同時指引學生把握解題的相關細節，使其認識到解答彈簧相關的問題時應做好物體受力分析，把握物體受力平衡點以及受力的突變點，注重從功與能量的視角，以整體為研究對象，構建物理方程求解相關參數.

例題 如圖1所示，用力F壓縮一和彈簧接觸的物體（彈簧和物體未連接），彈簧的勁度系數為k，物體的質量為為m.彈簧的另一端固定在墻壁上.彈簧被壓縮x0時物體靜止.撤去F后，彈簧向左運動的最大距離為4x0，物體可水平面的動摩擦因數為μ，重力加速度為g（? ）

A.F撤去后，物體先做勻加速運動，再做勻減速運動

B.F撤去后物體剛運動時的加速度大小為kx0/m-μg

C.物體做勻減速運動的時間為2x0μg

D.物體向左運動的速度最大的過程中克服摩擦力做的功為μmg（x0-μmg/k）

解答過程 撤去F后，隨著彈簧的伸長彈力逐漸減小其物體做加速度減小的加速運動，當摩擦力和彈力相等時加速度為零.繼續向左運動做加速度增大的減速運動.當脫離彈簧后做勻減速運動.F撤去后物體剛運動，由牛頓第二定律可知kx0-μmg=ma，a=kx0/m-μg.物體離開彈簧向左運動的位移為3x0，則12a1t2=3x0，μmg=ma1，聯立得到：t=6x0μg.物體向左運動的速度最大時，加速度為零，此時kx1=μmg，則摩擦力做功Wf=fs=μmg（x0-x1）=μmg（x0-μmg/k）.綜上選擇BD.