高中物理机械能守恒的解题方法

农兰萍

(广西田东县实验高级中学 531500)

结合自身教学经验可知机械能守恒的判断、单物体机械能守恒、连接体机械能守恒、弹簧类机械能守恒问题较为常见.为使学生掌握这些问题的解题方法，教学中应结合具体例题，为学生逐一的进行讲解.

一、机械能守恒与否的判断

该类习题较为基础.解题时需要牢固记忆、深刻理解机械能守恒成立的条件，选择合理的分析对象与过程，尤其为学生讲解绳子绷紧、物体爆炸等机械能是不守恒的.

图1

例1如图1所示，一轻绳的一端固定，另一端连接一小球，从A点释放后自由下落至B点绳子刚好被拉直，之后小球向C摆动.以下叙述正确的是( ).

A.小球从A→C运动过程中机械能守恒

B.小球从A→B以及从B→C运动过程中机械能守恒

C.小球从B→C运动过程机械能不守恒

D.小球在C点较在A点的机械能少

解该题牢牢把握小球运动的受力情况以及与之相关联的物体运动、形态的变化等，对照机械能守恒条件进行判断.认真分析小球的运动过程可知，小球到达B点绳子突然绷直，期间机械能是不守恒的.其他的运动过程机械能守恒，因此可知A项错误，B项正确.小球从B→C运动过程只有重力做功，机械能守恒，C项错误.因绳子绷直消耗了小球的机械能，因此小球在C点较在A点的机械能少，D项正确.

二、单物体机械能守恒问题

解答单物体机械能守恒问题时认真审题，对物体的运动过程进行清晰、准确的判断是关键.在审题时应注重提取关键词，如“刚好”、“恰好”等，这些关键词往往是解题的突破口.同时，明确每个运动过程物体的受力情况以及能量转化情况，积极联系所学列出相关的解题方程进行求解.

图2

三、连接体机械能守恒问题

解答连接体机械能守恒问题时需要明确各个物体的运动情况，找到运动之间的内在关联.同时，需要根据实际情况灵活切换整体、局部视角，合理选取相关的研究对象、物体运动过程，列出相关的机械能守恒方程.

例3如图3所示，一半径R=0.3m的光滑半圆环固定在左侧的竖直墙面上.右侧竖直墙面上与圆环的圆心O等高处固定于光滑水平直杆.将一质量ma=100g的小球a套在半圆环上，将一质量为mb=36g的滑块b套在直杆上，两者使用长l=0.4m的轻杆通过铰链连接.将a从圆环的最高处由静止释放，使其沿圆环自由下滑，忽略一切摩擦力，a和b均可视为质点，g取10m/s2.求(1)a到达与圆心O等高的P点时的向心力；(2)a从P点下滑至杆与圆环相切的Q点时，杆对滑块b做的功.

图3

四、弹簧类机械能守恒问题

弹簧是一种重要的储能装置，其拉伸以及压缩都会储存能量.该类问题综合性较强，解答时需要通过审题牢牢把握能量的转化形式与去向，找到物体运动的关键位置，对物体进行受力分析，运用所学列出相关的机械能守恒方程.

图4

例4如图4所示，光滑水平轨道AB与光滑半圆形轨道BC相切于B点且在同一竖直平面内.已知半圆轨道的半径为R.一质量为m的物块压缩弹簧至A点，由静止释放到达B点之前与弹簧脱离，且物块刚好通过半圆轨道的最高点C，重力加速度为g.求(1)物块在B点对半圆轨道的压力.(2)物块在A点时的弹簧弹性势能.

物理教学中为使学生掌握机械能守恒的解题方法，应注重为学生深入的剖析物体机械能守恒成立的条件，并结合例题讲解澄清学生认识.同时汇总高中物理常见的机械能守恒习题，为学生一起剖析解题思路，指出运用机械能守恒解题时应注意的事项，提高学生运用机械能守恒知识灵活解答物理问题的能力.