浅析机械能守恒定律的学习策略

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  摘要:对于理科生来说,物理在理综中占有最重要的地位,机械能守恒定律一直是高考命题的重点,它的分值在物理总分中占有相当大的比例。我们要想物理取得良好的分数,就一定要注重机械能守恒定律的学习。然而有些同学,对机械能守恒定律理解不到位,甚至含糊不清,应用时经常出错,从而导致物理成绩不是太理想。
  关键词:高中;机械能守恒定律;学习策略
  对于机械能守恒定律,我们决不能仅停留到字面上的理解,这种死记硬背的方式是难以应对平时的练习题的,更不用说高考了。近些年来,每年的高考都对机械能守恒定律进行考查,同学们决不能掉以轻心,要想在高考残酷的竞争中脱颖而出,必须重视机械能守恒定律的学习。我们要从概念、适用条件、解题策略等方面综合掌握,从而游刃有余地去应对高考的相关题目,降低我们出错的概率。
  一、机械能与机械能守恒定律
  我们学习物理的过程当中接触到的概念事实上并不多,但每一个都是经典,在实际学习过程中,很多同学常常认为概念很简单,就疏忽了对概念的学习。重视基础是高考的命题趋势,同学们丢掉的许多分数都是因为对概念的理解不到位,不透彻。高中涉及的定律也不是很多,同学们一定要熟知它们的使用前提,要仔细看题,不要一上来就用,因为高考命题有不小陷阱,我们万万不能被它们所迷惑。
  (一)机械能
  机械能是物体的动能、重力势能、弹性势能的总称。简而言之,机械能便是等于物体的动能和势能之和。很简单的一个概念,可是我们也不能疏忽。对于一个物体而言,机械能的总量不是绝对的,由于物体的势能本身就是相对的。所以应用机械能守恒定律时,参考系的选择尽可能简便。机械能守恒定律就是应用机械能不变这一特性,同学们在应用的过程中要把动能和势能分析清楚,缺一不可。
  (二)机械能守恒定律及使用前提
  我们学习物理的过程当中,机械能守恒定律应用非常普遍。机械能守恒定律能够将复杂的物理题目简而化之,它只研究物体的起始和结束状况,不探讨物理过程。探究机械能的适用条件要看研究的是一个物体还是一个系统。对于一个物体,如下三种情形都可以运用机械能守恒定律:①物体除重力外没有其他的力做功;②物体除重力做功外另有弹性势能和动能的彼此转化,机械能总量不变化③除了势能和动能的转化外还有别的力的在做功,然而其代数和为零(同学们常常疏忽这种情形,想当然的以为机械能不守恒)。如果研究对象是一个体系,若是这个体系有且仅有势能和动能的转变则机械能守恒。然而,我们也不能疏忽一些题目的特殊要求。
  (三)机械能守恒定律理解的误区
  机械能守恒定律本质上是探讨能量的转变,它与物体或是系统的合外力是没有任何关系的。比如,从高处落下一个球体,(空气阻力不计)球体落入到沙岸上,球体和沙岸组成的体系合外力为零,并且合外力不做功,可是系统在此过程当中产生了热能所以机械能不守恒。
  二、机械能守恒定律的解题技巧
  (一)从概念本质入手
  以例题为例
  如图甲,所示物体A在外力F作用下沿光滑斜面以速度v上升,以物体与斜面组成的整体分析,外力F做了正功,所以机械能不守恒,而是不断增加;如图乙所示,物体B沿斜面下滑,所受摩擦力为f,物体B与斜面组成的整体受外力为零,但是前面谈到系统机械能是否守恒与合外力无关,很明显摩擦力转化成了热能散失掉了,所以机械能不断减少;如图丙,物体C沿光滑斜面向上滑,斜面光滑,整个运动过程物体与斜面组成的系统只有重力做功这与机械能守恒定律的成立条件完全一致,所以系统机械能守恒。
  (二)从形式入手巧妙解答
  物理公式是内容与形式的结合,机械能守恒定律的最大特点是只探究始末状态,应用这一特点解题过程中就能轻松不少。分析题目时,我们只需搞清始末状态,而不用费力的分析物体的运动过程。
  如图,A的质量为100千克,B的质量为12千克,两个物体用细绳链接。两个物体可看位质点,物体A放到地板之上,地板光滑,AO之间距离为6米,θ角为30度,物体B距离地面高h为4米,原来系统静止,问,物体B落地的瞬间A速度v是多少?
  很明显,物体的初始状态简洁明了,但是我们很难弄清楚物体的运动过程,如果要人戏过程必须对速度的变化过程细致的描述,不过这是个动态的过程,分析十分复杂。因为,系统只有重力做功,所以机械能守恒,只要分析好出初、末状态问题就能轻松化解。
  (三)转化一下,更简单
  机械能守恒定律描述的是系统在动能与势能相互转化的过程中机械能的总量保持不变的客观事实机械能总量的守恒是在动能与势能等量转化过程中的守恒因此从形式上看机械能守恒定律既可以用总量守恒式 表示,也可以转化一下,即 表示,用一种物体能量的减少等于另一种物体能量的增加,但是总的机械能是不变的。
  三、结语
  总而言之,机械能守恒定律在高中阶段学习中极其重要,希望同学们认真学习,在物理学科中取得理想的成绩。
  [参考文献]
  [1] 黄立中.机械能守恒定律应该如何表述[J].中学物理教与学,2009(02):13-15.
  [2] 韩建光.回归科学探究活动的本身 --“机械能守恒定律”的探究性教学案例分析[J].物理教师,2012(06).
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