高中物理机械能守恒解题方法探析

王泽龙

摘 要：机械能守恒定律是物理力学中的重要规律之一，也是高考的必考内容之一。因其难度大，灵活性强，解题步骤复杂等特点，需要学生在对该类题型所涉及的知识点进行有效把握的基础上，掌握高中物理机械能守恒解题方法。而通过例题分析把握解题思路，无疑是掌握高中物理机械能守恒解题方法的很好途径。

关键词：高中物理；机械能守恒；解题方法

中图分类号：G63 文献标识码：A 文章编号：1673-9132（2018）08-0105-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2018.08.064

在高中物理学科中，机械能守恒定律是物理力学中的重要规律之一，通过对近年高考考点分布的分析能够看出，该定律是高考的必考内容之一，同时涉及相关的考点题型整体比较难，灵活性也比较强，解题步骤比较复杂，要求学生在对该类题型所涉及的知识点进行有效把握的基础上，掌握必要的解题方法。

一、高中物理机械能守恒定律概述

（一）高中物理机械能守恒定律的重要性

在高中物理的学习过程中，可以学到很多守恒定律，对于势能和动能的学习，能够为机械能守恒定律的学习打下基础。机械能守恒定律的内容在高中力学学习中起着承前启后的作用，在高中物理的能量学习中占据着重要的作用和地位。不同运动形式的守恒知识和转化知识能够将自然规律呈现出来，对相关的规律和概念学习有重要促进作用，但是因为整体的抽象性比较强，导致在学习过程中难度较大，灵活掌握相关的解题方法也比较困难。力学方面的问题很多都需要机械能守恒定律来解决，因此，要高度关注该方面知识的内容。在应用机械能守恒定律时，只需要关注物体的始末运动状态，对运动过程不需要多加考虑，所以需要求出开始状态的机械能总和和最终状态的机械能总和，从而依照等式来进行解析。

（二）高中物理机械能守恒定律问题的解题关键点分析

第一，在解题过程中要灵活运用机械能守恒定律，要将研究对象确定好。在不同的问题当中，很多都涉及多个物体的多个运动过程，所以要依照解题便捷性来选择合适的研究对象，然后对研究对象的受力情况进行分析，同时要对做功的影响情况进行分析，从而有效地应用机械能守恒定律去解决问题。

第二，灵活运用不同的前提条件。机械能守恒主要是指整个系统的动能和功能之和不变，所以，依照能和功来判断是否符合机械能守恒定律。首先，从做功的角度来分析，整个系统当中只存在弹力和重力，没有额外的做功，或者系统内部的做功之和为零，针对该情况可以看出该系统的机械能不变。其次，从能量的角度来分析，当系统中只有动能和势能出现变化，而没有其他能力或者转化情况存在，同时该系统和外界没有交换能量的情况，则可以判断该系统中的机械能不变。

第三，灵活掌握重要的机械能表达式。首先，用E1和E2代表初始和最终的机械能，则可以认为E1=E2，如果展开说则可以写成Ek1+Ep1=Ek2+Ep2。其次，针对机械能守恒定律分析，可以判断系统的动能变化量和势能变化量相等，也就是说动能的增加量和势能的减少量相等，同时动能的减少量等于势能的增加量。如果用1和2代表两个物体，其中1减少的机械能和2增加的机械能相等，则△E1减少量=△E2增加量。通过以上三个式子能够看出，在考虑重力势能时应用第一个表达式，而应用第二个表达式和第三个表达式时可以忽略重力势能的零势能面。

二、高中物理机械能守恒解题方法分析

在解析机械能守恒问题时，解题过程比较复杂，涉及的方面比较多，其中包括轻杆连体类、悬点在水平面上自由移动的摆动类、轻绳连体类以及在水平面上自由移动的光滑圆弧类，针对后两种类型的问题应用机械能守恒问题来实施解题。以轻绳连体类为例，在整个系统当中，有重力做功存在，而不存在外力和内力做功，其中存在的拉力可以对系统中的机械能作用力实施等量的交换，不存在其他任何形式的机械能转换，而整个系统和外界也不存在任何的能量转化，所以可以确定该系统为机械能守恒。具体过程如以下例题所示。

例题：如下图所示，在一个倾角为？兹的光滑斜面中，有两个物体，质量分别为M和m，两个物体通过一个细绳连接，同时跨过一个定滑轮，而两个物体的状态为静止。其中小物体m和地面之间的高度距离为h，求小物体m落地时的速度为多少？

经过分析能够得出，细绳连接的两个物体M和m形成了一个系统，该体系主要受到四个力的作用，第一个力是m所承受的重力mg，第二个力是M所承受的重力Mg，第三个力是大物体M对斜面的力N，第四个力是细绳受到滑轮的作用力F，其中m和M在因为重力做功时，对整个系统的机械能不会产生任何影响，同时由于斜面支持力N和斜面是呈垂直状态，所以大物体M在位移方向上不会产生任何的分力，所以从系统的角度来说没有产生任何的功，其内部作用力F做功只是整个系统内部能量的转化，而对机械能总量不会产生改变，因此，可以认为该系统是机械能守恒。整个系统在能量转化过程中，呈上升趋势的为大物体M重力的动能和势能，呈减少趋势的为小物体m的重力势能，而动能呈上升趋势，所以，依照系统的机械能减少和增加量相等，可以得出如下公式：

其中 ，所以在解析该类问题时，要注意，当两个物体被细绳连接时，则两个物体的速度需要依照细绳连接物体的速度关系来确定。

综上所述，灵活掌握机械能守恒定律，不仅可以对力学相關问题的解决起到简化作用，还可以将一些比较复杂的物理问题进行简化。所以，作为一名高中生，要认真学习物理机械能守恒定律的相关知识点，灵活掌握相关题型的解题方法，从而提高解题能力，以便更好地学习高中物理这一学科的内容。

参考文献：

[1] 谢淳凡.浅析高中物理机械能守恒学习技巧[J].文理导航旬刊，2017（1）.

[2] 宋敬东.高中物理中机械能守恒定律问题的解题策略探究[J].中学物理，2014（9）.

[ 责任编辑 李爱莉]