高中物理机械能守恒的解题方法探究

李琴

【摘要】机械能守恒作为物理学科高考必考内容之一，有关习题千变万化，对学生有较高的思维要求、解题要求.在高中物理教学中，教师要合理引用有关机械能守恒经典习题，向学生传授相应的解题方法，才能让学生找到解决问题的关键点，提高学生的问题解决能力.故此，文章将探究高中物理机械能守恒的解题方法，希望为高中物理教师提供教学新思路.

【关键词】高中物理；机械能守恒；解题方法

对于高中物理科目来讲，机械能守恒定律作为物理力学中的重要内容，也是高考的必考考点，其涉及的考点题型较为灵活，解题步骤相对复杂，需要学生在全面理解有关机械能守恒定律的同时，运用相应的解题方法，才能使问题有效解决，强化学生的物理素养.

1 判定机械能是否守恒

在高中物理教学中，对于判定机械能是否守恒的此类题型，难度相对较低，指导学生进行解题时，要让学生了解机械能守恒的前提条件，选取相应的研究主体，留意研究过程，让学生意识到绳子处于紧绷状态、物体爆炸情况，无法满足机械能守恒条件.例如，高中物理教师以“机械能守恒定律”知识点为例，为学生精心创设有关判定机械是否满足守恒条件的习题.

例1 把一根绳子的一端固定于墙体，另一端系上一個乒乓球，在P点将乒乓球放下，自由落到A点位置，此时绳子保持紧绷状态，随后小球向着C点摇动，对于这一描述，以下哪种分析是正确的？

（A）乒乓球由P点到C点的运动过程，机械能始终保持守恒

（B）乒乓球由P点至A点，再由A点向C点运动，机械能处于守恒状态

（C）乒乓球由A点至C点运动，机械能不符合守恒条件

（D）乒乓球位于C点时，相较于P点机械能减少.

解析 解决该问题的诀窍，主要让学生了解乒乓球运动的受力过程，指导学生分析物体运动、形态变化的基本特点，以便根据学生自己所掌握的机械能守恒条件，对其选项内容加以判定.教师指导学生对乒乓球的运动过程展开深入分析，使学生了解到乒乓球位于A点位置，绳子保持紧绷状态，此时运动过程的机械能没有守恒，而其他运动过程均符合机械能守恒条件.故此，学生直接排除选项A，因为乒乓球在A点至C点运动时，只有重力进行做功，此时机械能满足守恒条件，所以直接把选项C排除.因绳子处于紧绷状态，乒乓球的机械能消耗殆尽，所以乒乓球位于C点的机械能，相较于P点明显偏低，所以得出正确答案为D.

2 单物体机械能守恒分析

在高中物理教学指导中，对于单物体机械能守恒的习题类型，要让学生根据已知条件，了解物品的动态化运动流程，进而对其做出正确判定.这就需要高中物理教师指导学生解决单物体机械能守恒相关问题时，要让学生提取问题中的关键词，例如“刚好”“正好”“恰好”等，原因是这些关键词常常是解决问题的关键所在.

例2 在一个光滑的圆形轨道中，圆形半径被设为R，竖直平面有AB固定点，将O作为圆心，OA与水平方向形成30°夹角，OB处于竖直方向，此时有一个乒乓球要在O点正上方某一点出发，出发速度保持水平初速度，刚好未能发生碰撞，直接由A点进到圆轨道之中，直接运动到B点，将空气阻力直接忽视，请问乒乓球的初速度为多少？乒乓球运动到点B时，对于圆轨道形成多少压力？”

3 连接体机械能守恒分析

高中物理教师对于连接体机械能守恒的相关问题，要让学生明确不同物体之间的运动情况，以便找出运动之间的内在联系.另外，高中物理教师还要发挥引导作用，让学生在考虑整体运动的同时，还要从局部入手，准确判定物体运动过程，才能克服这一难关.例如，高中物理教师以“机械能守恒定律”知识点为例，教师精心为学生设计连接体机械能守恒的相关问题.

例3 在左侧竖直墙面上，有一个光滑的半圆环，该圆环半径R为0.3m，右侧竖直墙面与圆环的圆心O相同高度上，有一个直杆，此直杆光滑，将乒乓球套在半圆环中，已知乒乓球重量（m）为100g，并将一滑块b套入直杆之中，已知滑块重量（m）为36g，乒乓球和滑块用一个长度为0.4m轻杆连接，将轻杆设为l.将ɑ从圆环最高处静止放下，使其顺着圆环自由下滑，排除摩擦力的影响，将ɑ和b设为质点，g保持10m/s.请同学们思考ɑ达到圆心O相同高度P点时，向心力应为多少？同时ɑ由P点下滑直轻杆和圆环相切点Q，轻杆对于滑块b做功是多少？

4 结语

综上所述，在高中物理课堂教学组织中，为了让学生全面掌握机械能守恒的解题方法，教师要发挥自身的引导促进作用，指导学生全面分析物体机械能守恒成立的主要条件，并根据题意，找出问题中的关键词，梳理问题中隐藏的数量关系，才能提高学生的问题解决能力，强化学生的物理学科思维.

参考文献：

[1]申银阳.机械能守恒定律在高中物理解题中的有效应用[J].数理化解题研究， 2023（10）：131-133.

[2]陈霞.高中物理解题中机械能守恒定律的应用[J].数理化解题研究，2021（31）：90-91.

[3]李洁.基于高中物理新旧教材对比的教学实践探索——以“机械能守恒定律”为例[J].中学物理教学参考，2022（34）：39-42.