对机械能守恒定律在解题中的应用探究

何政毅

(浙江省三门中学 318000)

“机械能守恒定律”的实质还是“能量守恒定律”，是物理力学和运动学中的特殊“能量守恒”，学习好“机械能守恒定律”对于提升我们的物理成绩，促进我们的物理思想具有重要的作用，可以改变以往物理“题海战术”的学习方法，并且让我们的自主学习效果更高，知识应用更加灵活.

一、机械能守恒定律概述

高中物理教学中的“机械能守恒定律”主要是指“由两个或两个以上的物体组成的系统互相作用而遵循的一条基本能量定律.”我们知道，在高中物理的概念中，机械能是物体动能和势能的总和，势能可以分为重力势能和弹性势能.“机械能守恒定律”就是指势能和动能在系统内进行互相转化，其总量保持不变.如果系统的机械能初始值为E1，最终状态的机械能值为E2，那么一定有E1=E2，即：EK1+EP1=EK2+EP2.在一个系统中，系统势能的变化量与系统动能的变化量相等，即动能和势能互相转化，总体机械能不变.

二、机械能守恒定律在解题中的应用

1.单个物体的机械能守恒

这类问题一般除了重力势能外，不计其他外来的作用，这类运动主要有：平抛类运动、悬点固定的摆动类运动、固定的光滑斜面类运动，固定的光滑圆弧类运动等.这类问题一般是物体的重力势能和动能之间进行互相转化，其过程可能具有一定的复杂性，但是一定遵循机械能守恒定律，通过机械能守恒定律进行分析和解答，往往可以起到良好的效果.对于单个物体的机械能守恒问题，一般是物体的动能和重力势能进行互相转化，与外界没有能量交换，其表现为高度增加，速度减小，或是速度增大，高度减小.

A.2 B.4 C.6 D.8

2.系统机械能守恒问题

相对于单个物体的机械能守恒，系统问题具有较强的复杂性和综合性，这就要求我们在对系统进行分析的时候，要认真审题，进行全面的考虑，这样才能进行问题的有效分析和解决.系统机械能守恒一般包括不计重量的连杆(轻绳)类问题、在光滑面上可以自由移动的斜面(圆弧)类问题，系统机械能守恒问题一般是单个物体机械能守恒问题的拓展和延伸，只要我们仔细的分析，正确的运用能量转化关系，这类问题也能迎刃而解.系统机械能守恒问题一般是两个物体或是多个物体之间通过接触、受力等问题实现能量的转化，需要注意的是系统机械能守恒问题分析，物体间的能量转化没有损失，否则不成立.

例题2 今将一个物体A放在光滑斜面的顶端(如图所示)，斜面与物体A之间，斜面与水平面之间保持光滑，物体A由静止开始沿斜面下滑，在物体A下滑的过程中( ).

A.斜面对物体A的力不垂直斜面，做功不为零

B.斜面对物体A的力不垂直斜面，做功为零

C.斜面对物体A的力垂直斜面，做功不为零

D.斜面对物体A的力垂直斜面，做功为零

分析本题很容易误选D，学生一般不注意斜面与水平面光滑这一条件，以物体A的机械能守恒来进行问题的分析，从而造成了误选.其实在本题中，物体A和斜面组成的系统机械能守恒，物体A在下滑的过程中，会对斜面做功，从而使得斜面向右运动.

三、机械能守恒定律在解题中的应用的误区

有些物体在碰撞或是连接物体的绳子拉伸的过程中，会伴有机械能转化为热能的可能，因此系统的机械能不守恒，这类问题一般需要运用动量定理进行解决，运用机械能守恒定律就会出错.因此，我们在做题的时候，要根据问题的具体情况进行判断，不能犯这类低级的错误.

例题3 一质量为m的子弹，以速度v从水平方向击中质量为M的物体，子弹没有穿透物体，而是与物体一起在光滑的水平面上匀速向前运动，求运动的速度？

总之，“机械能守恒定律”是进行物体受力和运动分析的有效方法，对于简化我们的思考步骤，减轻做题的运算量具有重要的作用，我们要在实际问题中进行具体的分析，以“能量守恒”为依据，弄清能量在物体间的转化，或是同一物体上不同形态的转化，从而有效的提高解题效率，取得一个好成绩.