高中物理教学中两个力学守恒定律的问题分析

余永平

（重庆市长寿中学校）

高中物理力学问题解答过程中，机械能守恒定律和动能定理都是解题核心公式。同时，历年来高考试题中这两个力学守恒定律都是热点题型。能够灵活掌握这两个力学守恒定律，将为学生带来解题的便利，因此本文主要针对两者教学过程中的问题进行解析。

一、两个力学守恒定律研究对象不同

高中物理动能定理适用单个质点对象，其为相互作用的系统问题，动能定理列式运用在隔离物体之后，而非直接对系统列式。机械能守恒定律则可直接运用于系统。

例1.如右图所示，墙与轻弹簧一端相连，质量为4kg的木块以5m/s的速度沿光滑水平面运动并压缩弹簧，求弹簧在木块速度降为3m/s时的势能与其压缩过程中最大弹性势能？

分析：研究对象若为木块，则机械能无守恒，但研究对象为木块与弹簧所组成的系统，则机械能守恒。弹簧压缩量和弹性势能最大时木块速度为零，令Epm为弹簧最大弹性势能，弹簧与木块组成的系统机械能守恒，得。当木块速度降为v1=3m/s，令Ep1为弹簧弹性势能，即，所以。

例2.如右图所示，有一质量为m车的平板小车在光滑水平面上向右正以速度v运动，现以无初速度将一质量为m木的木块放上小车，小车速度因二者摩擦力作用发生变化。为保证小车原有速度不变，向小车及时施加一向右水平恒力F，在作用一段时间后撤去恒力，木块则恰好与小车共同向右以速度v运动，令μ为木块与小车间动力摩擦因素，那么上述过程中水平恒力对小车做功多少？

分析：研究对象为小车与木块整体利用动能定理列式，而求得水平恒力对小车做功求得为两动能之和为错误答案。实际上需分别对二者进行列式即采用“隔离法”，求得式①②分别为由动能定理得出木块即式③：由动能定理得出小车即式④：，由此得出。

二、两个力学守恒定律条件不同

机械能守恒定律与动能定理相比，机械能守恒定律要求有外力做功，即其他力不做功，若机械能不守恒则其他力所做功，为物体机械能变化量度。而动能定理无需附加条件，应用范围更广泛。

例3.如右图所示，质量为m的物体从光滑斜面底端沿斜面向上以速度v0滑动，其运动速度恰好减到零运到到斜面顶端，斜面长度、倾角已知分别为x、θ，求v0？（以字母g表示重力加速）

分析：动能定理列式。由于沿斜面向上滑动物体受支持力与重力作用，而支持力不做功求得等式。机械能守恒定律。同上因为支持力不做功机械能守恒，参考平面选以斜面故为初态机械能，为到达斜面顶端机械能，得出等式。

由于试题中运动过程中的物体受支持力和重力作用，但支持力垂直与位移不做功，因此满足机械能守恒定律，所以解题可以用这两个力学守恒定律。

因为高中物理教学中两个力学守恒定律是高考考查热点题型，为教学过程中重难点问题，学生虽然熟悉定律内容，但实际应用还尚有不足，所以，广大高中一线教师要通过不断总结归纳，找出帮助学生积极解决问题的对策，促进学生提高解题能力和学习成绩。