高中物理机械能守恒解题方法的研究

陈淼

摘要：本文主要研究高中物理机械能守恒解题方法的相关内容，认为在高中阶段应该全面系统地了解并掌握机械能守恒知识的重点和难点知识，在解题的过程中，要明确研究对象，灵活运用题目中的前提条件，之后详细说明了机械能守恒定律在单个物体和整个系统中的应用，要确保选择的研究对象满足机械能守恒定律条件，才能保证解题准确。

关键词：机械能守恒;前提条件;阻力不计

引言：

高中阶段，物理机械能守恒定律的应用主要包括两个方面，一是重力在理想状态下做功，二是物体受到其他的力，但是这些力不做功，此时只有重力和弹力做功。在做题时要明晰机械能守恒定律的内容，做到精准判断物体的机械能是否守恒。可以使用直接判断法进行判断，也可以使用能量判断法进行辨别。

一、全面系统地了解并掌握机械能守恒知识的重点和难点知识

我们在高中阶段学习物理知识，机械能守恒这部分的定律内容十分重要。为此要全面系统地了解并掌握相关知识的重点和难点，只有在全面掌握的前提下，才能真正做到将知识融会贯通。高中阶段物理能量守恒知识高度整合了力学知识和能量学知识。对于我们高中生来说这是一个不小的挑战，在学习的过程中，应该积极自我思考，同时适当调整自身的固有做题思路，把机械能守恒定律看做是守恒定律在力学方面的具体表现^[1]。使用这种做题思路会在很大程度上降低我们对试题的理解难度。在学习机械能守恒定律的知识时，应该学会跳出全局，独立思考，不再死记硬背解题步骤。要真正理解解题步骤，做到活学活用，提高自身学习效果。力学方面的很多问题都需要运用机械能守恒定律来解决。所以我们对该方面的学习内容要高度关注。明晰运动物体的始末状态，而不是将目光放在运动的过程上。初始状态的机械能总和、最终状态的机械能总和是重要的求解问题。

二、明确研究对象，灵活运用题目中的前提条件

在解答机械能守恒问题时，要明确研究的对象。可以发现很多问题都涉及到多个物体的运动过程。在选择研究对象时要考虑到解题的便捷性，所以要选择合适的研究对象。在分析物体的受力情况时，要想分析物体的做功情况，就要仔细研究物体做功所产生的影响，之后再利用机械能守恒的定律去彻底解决问题。很多题目都有不同的前提条件，在做题时应该灵活运用这些前提条件。机械能守恒就是整个系统的动能和功能之和是不会发生变化的。所以在判断物体运动时是否符合机械能守恒定律，就要看物体能和功的情况。分析物体的做功情况，如果整个系统只有弹力和动力，而且不存在额外的做功，又或者是系统内部的做功之和是零，那么该系统的机械能就不会发生变化。从能量角度展开分析，如果系统中发生变化的因素只有动能和势能，而不存在其他的能，也不存在其他的转化情况，此外整个系统和外界环境也不存在能量交换的条件，那么该系统的机械能就不会发生变化。

三、机械能守恒定律在单个物体中的应用

机械能量守恒定律的应用是十分多变的，其中有一种情况是单个物体和整个系统的机械能守恒。该情况有四种类型，分别是固定的光滑圆弧、斜面类、悬点固定的摆动、阻力不计的抛物。本文重点介绍阻力不计的抛物，有这样一道题目：“二楼的高度为H，初速度为V₀，在此条件下斜抛一个小球，忽略小球在下落过程中的空气阻力，求小球落地瞬間的速度。”在解决这一物理问题时，可以运用机械能守恒的定律，此时要选择一个合理的零势能面，在这道题中，应该将地面当做零势能面，此时做功的就只有重力，我们知道动能和势能之间是相互转化的关系，小球抛出时的机械能与小球落地时的机械能是相等的关系。所以就可以列出这样的方程式：mgH+mV₀²=mV_t²。这样就能很容易求出小球落地时的速度。

四、机械能守恒定律在系统中的应用

机械能守恒定律除了在单个物体中适用之外，对于一个系统运动情况的问题也能解决。系统运行情况的问题本身就比较复杂，应用机械能守恒定律予以解决会在一定程度上简化问题^[2]。以轻绳连体类问题为例，如图1所示，轻绳绕过光滑的定滑轮，两端分别系着一个长方形物体，两个长方形物体的重量分别是M、N，相互之间的关系是M大于N。初始阶段，使M物块固定，整个系统处于静止稳定的状态。问题是：释放M物块，求物块下落h高度时，物块的速度。在解决这道题时，要把物块M、N看作是一个整体、一个系统。整个系统只有重力做功，因此整个系统的机械能是守恒的。物块N机械能是增加的情况是：ΔE₁=Ngh+mV²，而物块M的机械能是减少的，ΔE₂=Ngh-mV²。

总结：

综上所述，机械能守恒定律不仅在高中物理知识中占有十分重要的位置，在大学阶段的物理学习中，也要用到这一定律。为此我们应该学会判定题目的基本内容是否符合机械能守恒定律，在面对复杂的机械问题时，要理清题目的条件，理清做功的变化情况，注意选择正确的研究对象。明晰系统中物体的能量变化情况，注意选择正确的零势能面。

参考文献

[1]江子川.机械能守恒定律在高中物理解题中的应用[J].中国高新区，2018（11）：71.

[2]王宝华.高中物理机械能守恒学习技巧分析[J].学周刊，2018（11）：78-79.