机械能守恒定律在高中物理解题中的应用

摘 要：高中物理教学当中机械能守恒定律作为物理问题解决的重要规律，对于高中物理知识的学习具有重要的作用。就物理解题而言，不管物体间相互作用力为变力或恒力，只要研究对象满足守恒定律条件，均能够使用机械能守恒定律完成解答。基于此，本文对机械能守恒定律在高中物理解题中的应用展开分析，以能够对机械能守恒定律的应用价值有进一步认识。

关键词：机械能守恒定律；高中物理解题；应用

一、 引言

机械能守恒定律主要以能量守恒理念为依托，通过功能关系建立为前提，作为力学当中重要规律之一，对于高中物理学习发挥着极为关键的作用。在教学过程中，如何有效地利用其完成物理解题应用，本文进行了简要的探讨，以供参考。

二、 判断机械能是否守恒解题策略

高中物理解题过程中，应用机械能守恒定律时，首先需依据其内容，对机械能是否守恒给予判断，并明确满足相关条件，具体通过直接、间接及能量等三种判断方法完成。举例来说：如图1，木块、斜面及水平面都处于光滑面，其中木块由静止状态沿斜面运动。对此运动过程中木块机械能是否满足守恒定律进行分析，并對木块、斜面二者所构成的系统机械能是否满足守恒定律进行探讨。

对题目进行分析时，将木块与斜面作为研究对象，并依据上面所讲方法进行分析，因图形当各个面均为光滑的，在木块进行下滑时，显然不会出现摩擦力，因此，符合机械能守恒条件，所以，木块、斜面二者构成的系统机械能满足守恒定律。并由于木块、斜面压力垂直于斜面向下，同时与斜面位移夹角构成锐角，因而压力对斜面做正功，从而加大了斜面机械能。同时木块与斜面所构成的系统机械能守恒，所以，木块机械能减小，木块下滑时机械能是不守恒的。

三、 单个物体机械能守恒定律的解题策略

如下图所示，图2为不计空气阻力的抛体运动；图3为沿光滑固定斜面或曲面运动的物体；图4仅为重力做功的“链条”，三个图所研究对象均为重力势能与动能二者间的转换，即mgh=12mv2。

例如：对以往物体机械能守恒进行判断，正确选项为（ ）

A. 做匀速运动的物体机械能一定守恒

B. 做匀速圆周运动的物体机械能一定守恒

C. 做变速运动的物体机械能可能守恒

D. 合外力对物体做功不为零，机械能一定不守恒

单体运动机械能是否守恒学生极易掌握，所以答案很简单，选择C，其中D选项会给学生带来更多的迷惑，物体所受重力是否为内力或外力？学生无法给予一个清晰的答案。由于重力势能处于物体与地球共同所有，因此机械能物体重力即为内力，但若以牛顿定律当中所囊括的动力学与动量，则将重力归纳为外力。同时，在教材当中阐述势能作为系统共有，并不是有物体所单独具有的，在表达过程中为了简化理解对于一般研究对象并未阐述地球，只有分析物体而已。

四、 系统的机械能守恒问题

如图5，滑块a、b质量为m，a套在固定竖直杆上，与光滑水平面距离为h，b位于地面，a、b通过铰链用刚性轻杆连接，由静止开始运动，不计摩擦，a、b为质点，重力加速度为g。则（ ）

A. a接近地面时，轻杆对b持续做正功

B. a落地速度为2ghh

C. a落地时，加速度一直小于g

D. a落地前，若a机械能为最小，b对地面压力大小为mg

答案：BD

对此选择题进行解答的过程中，主要有两个关键点，首先，使用速度投影定理将两个物体间速度关系进行明确，并将其分解为沿杆分速度、垂直杆分速度，而其分速度保持一致。如果a将要达到地面，杆则为水平方向，则a沿杆分速度为零，并由此确定b最终速度为零；除此之外，需重视弹力临界点，明确题目意思，并掌握杆对a先做负功，后做正功，活动时杆弹力方向与a速度由钝角变为锐角，临界点处于垂直环境，同时杆的弹力保持在水平方向，速度最小为a，最大为b，而b对地面压力大小则为mg。

五、 结束语

总而言之，文章就高中物理机械能守恒在解题当中的具体应用进行简要的分析。在高中物理题型当中，机械问题出现频率极高，为了更好地解决以上问题，可加强机械能守恒定律的运用。在此过程中，需全方位掌握机械能守恒定律的内容与做功的变化，在解答过程中需对研究对象进行明确，尤其是包含多个物体，其所构成系统物体能量变化进行清晰的认识，并掌握物体能量具体变化。除此之外，还需关注零势能面的选取，进而进一步简化运算过程。通过本文分析，希望可以为相关学者提供一定的借鉴。

参考文献：

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[2]张加毅.高中物理系统机械能守恒技巧[J].科学技术创新，2017（34）：28-29.

[3]张北春.机械能守恒定律重难点全攻略[J].中学生数理化（高一），2016（5）：22-25.

[4]刘楚良.机械能守恒定律的几个常见的理解误区[J].中学物理，2016，34（3）：88-89.

作者简介：杨志坤，吉林省梅河口市，梅河口市第五中学。