探讨机械能在高中物理学习中的适用范围

刘丰睿

摘 要：高中阶段物理学习知识内容涵盖面广，涉及到大量的复杂理论知识，需要形成清晰的解题思想，善于灵活运用所学习的物理知识点。才能不断提升物理综合素质水平，文章重点探讨高中物理学习中机械能学习的有效方法，分别从研究对象分析以及物理表达运用两方面进行。在此基础上，重点探讨机械能在高中物理学习中的适用范围，并列举不同机械能概念应用中的重点，帮助形成高中物理学习的有效方法[1]。

关键词：机械能;高中物理;物理学习

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）09-0226-02

1 高中物理学习中机械能的学习方法

1.1 掌握物理研究对象的合理性

高中物理学习中，机械能学习首先需要掌握物理研究对象的合理性，机械能所包括的系统运行状态比较多样化。既包括在系统内部的能量转换，更需要让物体形成完善的解决方法以及清晰的解决思路。在学习物理机械能期间，学生需要对每一个知识点，形成清晰的认识，并了解所研究对象的合理性，能够通过代表性的物理知识点进行机械能方面的延伸，充分了解物体原有的合理性，并在此基础上进行相关概念以及规律的深入理解，将所学习了解到的知识与概念应用到其它问题解决中。无论是运行状态，还是内部能量转换，在研究过程中，首先需要对其进行精准的划分，能够了解物体研究开展的方向，并认知在相关范围内物体研究的合理性，从而进行更为深入的规律论述表达。对于物理学习过程中的机械能守恒定律，以及运行状态的判断，能够从机械能学习过程中的概念与规律层面进行初步划分，在此基础上，可以进入到更为深入的学习状态中，对问题的研究也能更加清晰准确。

1.2 掌握与机械能相关的物理表达

机械能相关的物理表达学习中，学生在此阶段，需要掌握的主要内容是物理规律以及定义，在遇到与机械能相关的问题时，第一时间联想到相关的物理表达式。学生学习机械能，首先需要掌握全面的物理表达公式，并通过物理表达公式与机械能之间的相互整合，充分学习相关理论知识，机械能相关问题解答。物理表达式是不可缺少的技术，物理表达式学习难度相对较大。学生在学习过程中，如果不能与实际的机械能實验相联系，很容易出现记忆混乱，运用机械能解决高中物理学习中的相关问题，掌握理论公式后才能进入到实践问题解答阶段，对于学习期间物理表达式的灵活运用。还应该从机械能理论规律划分层面进行，学生遇到问题后能够第一时间将其归纳到相关的定义以及规律中，在此基础上也能够联想到相关的物理表达公式，对问题进行解析，对问题所描绘的相关内容进行分析。

掌握机械能在高中物理中的基本学习方法后，将其应用在不同物理知识问题解答中，还应该结合知识点特征。进行专业分析，不仅要通过机械能理论以及公式解决物理知识问题，同时，在高中阶段的物理学习中，更应该善于应用机械能定律，对所学习的相关物理知识点深层次掌握。

2 机械能在高中物理学习中的适用范围

机械能在高中物理中的应用不仅是解决功和能的问题，还为电磁学和热学等提供了重要的依据。有时候我们碰到一些力学问题，首先就会想到用牛顿定律解题，但是在实际的解题过程中，很多问题是牛顿定律不能解决的，这时就可以利用机械能进行解答。机械能在物理选择题、填空题和解答题中几乎都会出现，并且通常在解答题中是以压轴的方式出现，因此，明确机械能在高中物理学习中的适用范围对提升我们的物理学习能力来说具有非常重要的作用。

2.1 动能定理

动能定理学习在高中物理中占有的比例十分大。动能定理学习中主要包括外力对物体所做的功，以及外力作用下所产生的功与物体动能之间的增量关系。在高中物理学习初级阶段，需要掌握并熟练应用动能定理：W总=1/2mv22 -1/2mv12。学习的最初理论阶段，需要对动能定理的表达公式进行理解，动能定理学习运用过程学生通常只需要对机械能做功的问题来解决。动能定理学习中对于整个运动过程的总功率计算，需要结合物体运动的初动能以及物体自身重量来进行考虑，并对物体的末动能进行计算，并不需要考虑物体运动过程中速度的变化。可以将其理解为研究物体运动过程中的做功以及受力变化，机械能在动能定理中应用，需要对物体运动的单个状态进行分析，如果物体移动过程是匀速的，并不会涉及到加速度。在此类问题解答过程中，应该优先使用动能定理。如果不是涉及到加速度，不需要使用牛顿第二定律，将在解答过程中也会更加地简单便捷。例如，在解题过程中涉及到平面斜坡运动，假设物块的重量m为1kg，在平行于斜面的拉力F作用下，N物块沿着斜面向上运动。物体与斜面之间会产生摩擦力，将摩擦因数设为0.1，物块运动至斜面的中间点时，去掉F力，物块刚好可以运动到斜面的顶端停止，斜面倾斜角度为30°，g=1m/s2，求拉力F。

在解答这个问题时，首先需要对物体的受力情况进行分析，对物块受力的不同方向进行标记，根据摩擦力大小与倾斜角度计算出斜面的支撑力，如图1所示。在此基础上，设定去掉拉力F时，其他力不变的情况下，倾斜面的长度为S，根据动能定理求出物体从斜面底端运动到顶端时的能量关系，构建动能公式，最终可以求出拉力F的大小。

2.2 机械能守恒

机械能守恒主要研究运动过程中的做功以及耗能相关问题，在对相关问题进行解答时，首先需要判断是否符合机械能守恒定律，机械能守恒表示物体在重力或者弹力作用下所做的功，在做功过程中，物体的动能与势能都会发生转换。但即使在做功过程中，机械能与势能之间相互转换，最终的机械能却是守恒不变的。在运用相关定律解决物理知识问题时，需要清晰掌握机械能守恒定律，以及达到机械能守恒状态的相应条件。只有重力与弹力作用下产生的能量，才符合机械能守恒定律。如果在物体运动做功状态中其他力也参与并提供了外力影响到最终的动能，并不符合这一定律，解决此类问题时还需要结合其他公式进行详细分析。比如，将绳子的一端系在天花板上，另一端固定小球，绳子绷直后将小球从一定的高度抛出。此时小球在运动过程中，受自身重力与绳子提供的拉力共同作用，小球由高至低，运动过程中始终保持着机械能守恒，此时拉力并不会对小球做功[2]。物体运动过程中受其他外力影响，并且外力同样做功，此时也并不能完全排除机械能可以守恒，但前提是外力做功的合力为零，物体运动过程中既能表现出重力做功，便能够达到机械能守恒。高中物理知识学习阶段，机械能适合应用在机械能守恒定律中，学生在对机械能守恒定律进行分析时，也能进一步全面概括了解当前的机械能运动发展状况[3]。并在此基础上，进行更为深入的研究，形成机械能守恒与相关物理知识点之间的关联性，在机械能守恒前提下，也能对不同作用力的作用方向，做出更详细精准的判断。

2.3 其他应用

机械能在高中阶段的物理学习中十分重要，不仅在动能定理，机械能守恒中应用广泛，同时也涉及到高中物理学习的其他知识内容。例如在高中物理学习阶段的功率关系，机动车启动原理等方面，都涉及到机械能的不同知识点。在学习高中物理知识的同时，学生还需要将机械能相关理论知识应用在生活中的物理问题解答中，能够善于从机械能相关概念以及定律的角度。对所遇到的问题进行分析解决，这样才能更精准地掌握机械能应用方法，对于机械能的相关知识内容也能做出更深入的理解，更需要将机械能中的不同定律进行区分。例如，动能定理与机械能守恒之间的区分，如果在相关问题解答中，对问题的归属内容判断错误，接下来，问题分析中应用的公式以及定律也会出现错误，最终影响到解题效果。对机械能进行分层次学习，体现出机械能在高中物理问题解答中的不同作用，对学生养成物理知识解答习惯也有很大帮助。我们在学习机械能相关知识的过程中，需要对不同的概念进行理解，并且熟练运用计算公式，因为机械能知识点考察的不仅是对概念的理解，还包括物体在不同的做功条件下适用的计算公式。在运用机械能解答高中物理相关题型的时候，要对题目进行完整的分析，通过其涉及到的内容使用正确的机械能概念和运算公式，要懂得将不同的机械能运用方式区别开来，并能夠灵活运用[4]。

高中阶段的物理知识点学习，学生应该养成良好的学习习惯，在遇到问题后，首先对所应用的公式、定律进行判断，在此基础上进行相关问题的条件分析，才能够形成完善的解题思路。同时，更应善于对物理问题中的隐藏条件进行分析，通过隐藏条件来补充物理解题过程中的定律应用，也能形成物理解题过程中的正确思想。高中阶段所学习的机械能相关物理知识点，在日常生活问题解决中也十分适用，学生学习物理知识，不仅以提升成绩为目标，更应该养成科学的问题解决习惯。在日常生活学习中，也能善于通过机械能发现身边的问题，并通过机械能来创新解题思想，全面提升高中生综合素质水平，进入到更为高效的学习状态中。机械能在高中物理学习过程中的适用范围是非常广的，在学习和运用过程中，需要明确不同的机械能概念，针对具体的物理题进行具体分析，在学习过程中可以和同学一起讨论，增强自己对相关知识的掌握程度，从而提升自身的学习质量。

3 结语

高中阶段物理知识学习，机械能是重中之重，在学习过程中，既要掌握切实有效的学习方法。同时学生也应该明确自身的学习目标、学习方向，能够从个人技能提升的角度严格要求自己，在物理学习中发挥机械能相关知识点的更大作用。同时也能在学习过程中不断强化理论能力，高效运用当前的各类学习方法，解决物理学习以及日常生活中所遇到的问题。在机械能学习过程中，教师应该善于运用创新教学方法，激发学生的学习积极性，鼓励学生独立思考、独立解决问题，建立起不同知识点之间的关联性，使学生在物理问题解答时能够形成整体思想[5]。不断强化物理能力水平，对机械能作出更深层次的了解，才能进入到更为理想的综合素质提升状态中，为学生学习能力提升，创造切实有效的教学环境。

参考文献

[1] 肖建迷，王彩霞.浅析高中物理“机械能守恒定律”的教学设计[J].教学管理与教育研究，2017，2（15）：77-78.

[2] 景文帝.试论高中物理“机械能”的学习心得分享[J].人力资源管理，2017（11）：133-134.

[3] 邹雪晴，汪弘，张杨等.基于SOLO分类理论的深度学习评价——以高中“机械能”为例[J].物理教师，2018，39（6）：15-17.

[4] 董奇烜.高中物理中机械能守恒定律问题的解题策略探讨[J].学周刊，2018（9）：97-98.

[5] 卢波.人教版与沪科版高中物理教材知识呈现方式比较——以“机械能守恒定律”为例[J].高中数理化，2017（8）：32.