高中物理中机械能守恒定律问题的解题策略探讨

董奇烜

摘 要：在高中学习过程中，机械能守恒定律问题一直是我们学习的重点，主要是由于其涉及了力学和能量学两方面知识，在解题过程中常常会应用到这一概念。但是，有些学生对其掌握的程度并不好，无法利用其进行解题。因此，在学习高中物理机械能守恒定律时，我们要善于总结相关知识点，灵活的应用到解题中。不仅要遵循基本的解题思路，也要掌握有效的解题策略。

关键词：高中物理；机械能守恒定律；解决策略

中图分类号：G63 文献标识码：A 文章编号：1673-9132（2018）09-0097-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2018.09.060

一、 高中物理中机械能守恒定律问题的解题关键点

第一，要对机械能守恒定律的基本条件进行分析。在机械能守恒定律研究过程中，其本身就是指两个系统或者是两个以上系统之间的相互作用。在机械能中，我们高中常用的就是动能和势能，后者涉及重力势能和弹性势能。只有从根本上了解机械能守恒定律的“系统”性，才能建立有效的物理关系结构。

第二，要对机械能守恒定律的限制条件进行分析。“守恒”是总和保持不变，也就是系统中总的势能和总的动能之和恒定，从而借助功和能的角度展开题目分析。一方面，若是从系统做功的层面进行分析，系统内只有重力和弹力做功，且没有外力做功，就能判定系统内部形成的做功和为0，系统的机械能恒定。另一方面，若是从系统能量变化的角度分析，则系统只有动能和势能之间的转化，没有其他能量参与，且系统没有发生任何的能量交换过程，能够保证整个系统机械能恒定。

第三，要对机械能守恒定律的基础性公式含义进行分析。在机械能守恒定律题目解答过程中，要了解公式的含义。1.初始机械能为E1、最终机械能为E2，只要系统满足机械能守恒定律，则E1恒等于E2，也就是Ek1+Ep1=Ep2+Ek2。2.只要系统满足机械能守恒定律，动能的变化量和势能的变化量相等，此消彼长。

第四，要对机械能守恒定律的零势面进行有效选取，机械能守恒定律中，零势面判定十分关键，不同的选择会影响题目的解题难度，研究一个系统就要设定同一个零势面，这样才能形成统一的对比。需要注意的是，在零勢面选取符合条件的基础上，要选取最低点作为零势面[1]。

第五，要对机械能守恒定律的初始状态和最终状态进行分析，在机械能守恒定律的学习和应用过程中，我们要谨记其表述的是最终结果，只考虑始末运动状态，对两者的机械能总和予以分析，列出等式即可。在机械能守恒定律的题目解答时，并不会涉及时间、加速度等过程物理量，因此，能简化很多答题步骤。

二、 高中物理中机械能守恒定律问题的解题策略

为了更好地学习高中机械能守恒定律，在这里分享几个我总结的解题策略，希望有所帮助。

（一） 单个物体机械能守恒定律的解题策略

在高考题目中，涉及的主要题型分为以下几类：

第一类：光滑圆弧。这种题目中，物体的运动路线为抛物线，上抛（竖直、倾斜）、下抛（竖直、倾斜）、平抛等是主要的运动路径，要对空气阻力忽略不计，物体在运动过程中只是受到重力，建立重力势能和动能的转化关系。

例题：从高度为h的位置斜向上抛出物体m，初速度为v0，见图一，求解球落地后的速度。

例题解析：利用机械能守恒定律解题，将地面设定为零势面，建立机械能恒等式mgh+■mv■■=■mv■■，则能化简等式得出v1=■。

第二类：光滑斜面。这种题目较为常见，一般将摩擦阻力忽略不计，物体在运动过程中，会受到重力和斜面物体产生的支持力，由于支持力和运动方向垂直，并不会对物体做功[2]。因此，在只有重力做功的情况下，整个物体的机械能守恒。

例题：物体m以v0的速度向斜面运动，见图二，求最远距离。 例题解析：结合题目对相关条件进行分析，物体运动过程中受到了重力和斜面支持力（摩擦力忽略不计），且支持力不做功，就只有重力做功，因此，势能和动能之间形成转化关系，选取地面为零势面，列出等式■mv■■=mgh=mgs·sin？兹，则能得出距离s为s=■。

通过题目能总结出，在解答机械能守恒定律相关题目时，首先要对其进行受力分析，判定基本条件是否满足，然后有效选取零势面，利用恒等式进行求解，效率较高。

（二） 轻绳连体结构机械能守恒定律的解题策略

这种题目也较为常见，利用动滑轮连接两个物体，除了动力在做功外，还出现了系统内部机械能相互作用后，等量的能量交换过程。但由于没有其他形式的能量参与机械能转化，因此，系统和外界不存在能量变化问题，依旧将系统按照机械能守恒系统进行分析[3]。

例题：物体质量为M和物体质量为m的两个物体被细绳相连，在倾角固定的光滑斜面上运行，两个物体初始静止，质量为m的物体距离地面为h，试问其落地速度为多少，见图三。

例题解析：在整个系统中，对其进行受力分析，质量为M的物体受力分别为重力Mg、支持力N、滑轮对细绳的作用力F，质量为m的物体受力分别为重力mg、滑轮对细绳的作用力F，由于重力做功对系统机械能不会产生影响，支持力垂直斜面不做功，因此，满足机械能守恒定律的要求，利用mgh=Mghsin？兹+■M？淄2+■m？淄2得出最终答案？淄=■。因此，在这类题目解答过程中，要确保能对受力情况进行有效且全面的分析，集中处理做功的力，然后列出等式，确保有效判断相关数据[4]。

参考文献：

[1] 宋敬东.高中物理中机械能守恒定律问题的解题策略探究[J].中学物理，2014（9）：80.

[2] 余泽群.机械能守恒定律中的典型模型例析[J].中学物理（高中版），2016（6）：95.

[3] 黄茂津.分层教学法在高中物理机械能守恒定律教学中的应用[J].中学理科园地，2017（1）：16.

[4] 陈银.高中物理机械能守恒定律教学中分层教学法的应用[J].都市家教月刊，2016（10）：180.