高中物理中機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用

趙 晉

(江蘇省南京市浦口中等專業(yè)學(xué)校,江蘇 南京 210000)

高中物理中機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用

趙 晉

(江蘇省南京市浦口中等專業(yè)學(xué)校,江蘇 南京 210000)

機(jī)械能守恒定律是高中物理中應(yīng)用非常廣泛的一個定律，為了更好的讓學(xué)生對該定律進(jìn)行理解，掌握高中物理基本的研究方法，本文主要對高中物理機(jī)械能守恒定律進(jìn)行了詳細(xì)的條件分析和表達(dá)形式的判斷，讓學(xué)生加深印象，提高分析和解決物理問題的能力.

高中物理；機(jī)械能守恒定律；應(yīng)用

高中物理中的機(jī)械能守恒定律主要是指在以下情況下即只有重力和彈力做功，物體的動能和勢能之間是互相轉(zhuǎn)化的，機(jī)械能是守恒的，總量跟之前相比是不變的.

一、高中物理中機(jī)械能守恒定律的基本內(nèi)容

機(jī)械能守恒定律的前提條件就是只有重力或者是彈力做功，其他力不做功，基本內(nèi)容包括兩個方面：(1)理想條件下的重力做功，把空氣阻力排除在外，這種情況下機(jī)械能是守恒的；(2)物體受到其他的力，但是這些力不做功，只有重力或者是彈力做功，比如玻璃球在水平玻璃上滾動的時候，玻璃給予玻璃球一定的支持力，但這個支持力是不做功的，只有重力在做功，這個時候機(jī)械能也是守恒的.

二、如何判斷機(jī)械能守恒

1.直接判斷法：若物體是勻速運動的，如果動能和勢能都不變，那么機(jī)械能是守恒的，如果物體的勢能發(fā)生了變化，動能不變，那么物體的機(jī)械能是不守恒的.

2.間接判斷法：物體所受的力中只有重力(或彈力)做功，這種情況想機(jī)械能也是守恒的.

3.能量判斷法：如果物體在能量變化過程中只有動能和勢能之間的相互轉(zhuǎn)化，沒有其他形式的能量的參與，那么機(jī)械能也是守恒的.

三、高中物理中機(jī)械能守恒定律的表達(dá)形式

在高中物理中，機(jī)械能守恒定律的表達(dá)形式分為三種，分別為守恒觀點，轉(zhuǎn)化觀點和轉(zhuǎn)移觀點.守恒觀點主要是指在物體開始前的機(jī)械能總和與結(jié)束后的機(jī)械能總和是相等的，在這個過程中，兩次選取的參考勢能是一致的，表達(dá)方式為E1=E2.轉(zhuǎn)化觀點主要是指物體增加(或減少)的機(jī)械能與物體減少(或增加)的機(jī)械能是相等的，這個過程可以不用選取相同的參考勢能，表達(dá)式為ΔEk=-ΔEp.轉(zhuǎn)移觀點與轉(zhuǎn)化觀點基本上類似的，主要是指系統(tǒng)內(nèi)的兩個物體的機(jī)械能是相互轉(zhuǎn)移的，即物體A增加的機(jī)械能與物體B減少的機(jī)械能是相等的，在這個過程中，物體A和物體B的機(jī)械能的總量是分別在狀態(tài)改變前后進(jìn)行計算的.

四、高中物理機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用

高中物理機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用主要分為兩個方面的內(nèi)容，單個物體和系統(tǒng)的機(jī)械能守恒.

1.單個物體機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用

這個方面的應(yīng)用主要集中在四類：阻力不計的拋體類，固定的光滑斜面類，固定的光滑圓弧類以及懸點固定的擺動類，下面以阻力不計的拋體類作為例子看看單個物體機(jī)械能守恒定律是如何應(yīng)用的.

拋體類的物體在空氣中運動是忽略了空氣阻力的，在運動過程中只有重力對物體的機(jī)械能產(chǎn)生作用，動能和勢能是相互轉(zhuǎn)化的，機(jī)械能是守恒的.例如，在站在高度為h的二樓上以初速度為v0斜拋一個小球，小球在下落過程中空氣阻力忽略不計，那么小球落地后的速度是多少呢.在這個應(yīng)用中，我們采取機(jī)械能守恒定律的思考方式來考慮這道題目的解答方式，第一步要選擇一個合理的零勢能面，在這個題目中地面就是零勢能面，在運動過程中只有重力在做功，拋出時的機(jī)械能和落地時的機(jī)械能是守恒的，那么方程式可以這么寫：mgh+1/2mv02=1/2mvt2，落地時的速度就可以很方便的得出答案.

2.系統(tǒng)機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用

相比于單個物體的機(jī)械能守恒，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒會顯得比較復(fù)雜一些，涉及的方面會比較多，也包括四個方面的類型：輕繩連體類、輕桿連體類、在水平面上可以自由移動的光滑圓弧類、以及懸點在水平面上可以自由移動的擺動類，下面以輕繩連體類作為例子看看系統(tǒng)機(jī)械能守恒定律是如何應(yīng)用的.

輕繩連體類的應(yīng)用中，系統(tǒng)是機(jī)械能守恒的，除了重力做功之外，其他的功都是系統(tǒng)內(nèi)部相互轉(zhuǎn)移的，系統(tǒng)內(nèi)部和外界之間沒有能量的傳遞.例如，在一個角度為30度的光滑斜面上，兩個物體通過一個定滑輪用繩子連接在一起，兩個物體的質(zhì)量分別為M和m，開始的時候二者都是靜止的，m離地面的高度為h，當(dāng)m落地時的速度是多少.通過分析發(fā)現(xiàn)，在這個系統(tǒng)中，有四個方面的作用力，分別是M所受的重力Mg，m所受的重力mg，斜面對M的支持力N，滑輪對細(xì)繩的作用力F，其中只有M所受的重力Mg和m所受的重力mg是做功的，在運動過程中能量是相互轉(zhuǎn)化的，所以該系統(tǒng)的機(jī)械能是守恒的.在運動過程中，M的勢能和動能是增加的，m的勢能是減少的，動能是增加的，根據(jù)轉(zhuǎn)移觀點，可以列出等式為：mgh=Mghsin30+1/2Mv2+1/2mv2，m落地時的速度就可以很方便的得出答案.

所以，高中物理機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用是非常靈活的，只要熟練的掌握了機(jī)械能守恒定律的原理和做功的變化，在力學(xué)問題的解答中可以很方便的進(jìn)行應(yīng)用.

[1]楊華.談高中物理教學(xué)中的“巧分類 抓要點”——以“機(jī)械能守恒定律”為例[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2015(4).

[責(zé)任編輯：閆久毅]

歡迎投稿及訂閱《數(shù)理化解題研究》

《數(shù)理化解題研究》創(chuàng)刊于1997年12月，是由國家科委和國家新聞出版廣電總局正式批準(zhǔn)(文件批號為國科發(fā)信字【1997】609號文件)，面向國內(nèi)外公開發(fā)行的教育類學(xué)術(shù)期刊。國內(nèi)統(tǒng)一刊號：CN23-1413/G4，國際標(biāo)準(zhǔn)出版物號ISSN：1008-0333。期刊在國家新聞出版總署、中國版本圖書館、國家圖書館都有收藏和備案，中國知網(wǎng)、萬方、維普、博看網(wǎng)全文收錄。

《數(shù)理化解題研究》是基于國家對教學(xué)改革的創(chuàng)新要求，針對我國基礎(chǔ)教育及高等教育的教學(xué)研究性雜志，突出創(chuàng)新性，探索性，思想性和方法性。既能幫助教師在教學(xué)過程中遇到的常見問題或者難點起到教學(xué)指導(dǎo)的作用，提升教師的整體教育水平和素質(zhì)，同時還能幫助學(xué)生拓展思路，解放思想，脫離題海戰(zhàn)術(shù)，提高學(xué)習(xí)成績。

《數(shù)理化解題研究》郵發(fā)代號14-271以高中內(nèi)容為主、郵發(fā)代號14-272以初中內(nèi)容為主，以人教版的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)進(jìn)度為基準(zhǔn)，同時兼顧各地教材版本，內(nèi)容突出實用性、指導(dǎo)性和創(chuàng)新性，面向的讀者群側(cè)重于中學(xué)教師、教學(xué)研究人員、高考及中考命題人員及初三、高二、高三年級的學(xué)生。欄目主要有：高考(中考)命題導(dǎo)向與應(yīng)試研究；創(chuàng)新能力培養(yǎng)；解題思路、方法及技巧研究；多解與多變；錯解與反例；教材輔導(dǎo)與教學(xué)設(shè)計；名師講堂；章節(jié)練習(xí)與同步測試；學(xué)生佳作；學(xué)科教育研究等。

《數(shù)理化解題研究》郵發(fā)代號14-277涵蓋了普通教育、職業(yè)教育及高等教育中有關(guān)數(shù)理化的學(xué)科教育研究，內(nèi)容主要是針對數(shù)理化解題的教學(xué)理論研究與創(chuàng)新，面向的讀者群側(cè)重于教師、教學(xué)研究人員、職業(yè)技能及技術(shù)指導(dǎo)培訓(xùn)人員和考試命題人員及學(xué)生。主要欄目有：考試命題導(dǎo)向與應(yīng)試研究；創(chuàng)新能力培養(yǎng)；解題思路、方法及技巧研究；名師講堂；理論與應(yīng)用研究；職業(yè)教育發(fā)展研究；教材輔導(dǎo)與教學(xué)設(shè)計；職業(yè)技術(shù)與技能研究；學(xué)科教育研究等。

2017-06-01

趙晉(1984-)男，江蘇南京人，大學(xué)本科，二級教師，主要從事高中物理教學(xué)工作。

G632

B

1008-0333(2017)19-0089-02