機(jī)械能學(xué)習(xí)過(guò)程中的分類的要點(diǎn)

馮震東 湖南省長(zhǎng)沙市第一中學(xué)

機(jī)械能學(xué)習(xí)過(guò)程中的分類的要點(diǎn)

馮震東 湖南省長(zhǎng)沙市第一中學(xué)

機(jī)械能作為高中物理中的重要知識(shí)點(diǎn)，難點(diǎn)多，如果對(duì)其進(jìn)行精確分類，有助于在學(xué)習(xí)中掌握這個(gè)知識(shí)點(diǎn)，本文對(duì)此進(jìn)行了探討，基于分類法對(duì)機(jī)械能進(jìn)行了分類，希望給高中生提供參考。

機(jī)械能 分類法 分類

1 基于分類法對(duì)機(jī)械能進(jìn)行分類

1.1 分類法

所謂分類法就是根據(jù)事物之間的聯(lián)系如特點(diǎn)、性質(zhì)等符合某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的一類事物歸納到一個(gè)類別當(dāng)中，這種方法能夠?qū)⒄J(rèn)識(shí)事物的方式簡(jiǎn)化，提高認(rèn)知水平。當(dāng)然分類法中也有一些分支方法，如交叉分類和樹(shù)狀分類。本文主要結(jié)合樹(shù)狀分類來(lái)探索機(jī)械能的分類。

1.2 基于分類法對(duì)機(jī)械能分類的要點(diǎn)

機(jī)械能分類時(shí)，首先要充分理解基礎(chǔ)知識(shí)，尤其是要理清每一個(gè)類別中的能量的基礎(chǔ)知識(shí)。其次，要充分認(rèn)識(shí)機(jī)械能相關(guān)內(nèi)容的應(yīng)用條件，如果在學(xué)習(xí)過(guò)程對(duì)機(jī)械能內(nèi)容進(jìn)行分類，影響動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能的基本要素就能形成一個(gè)整體，構(gòu)筑知識(shí)體系，就能夠明白當(dāng)其中一個(gè)要素發(fā)生變化導(dǎo)致機(jī)械能出現(xiàn)損失，在能量守恒定律下，損失的部分必然會(huì)通過(guò)其他方式補(bǔ)充上來(lái)。尤其是在解決問(wèn)題的時(shí)候，就需要根據(jù)機(jī)械能的分類，然后分析題干中的變量，辯證地看待問(wèn)題，這能夠有效提高解決機(jī)械能問(wèn)題的能力。最后，掌握了機(jī)械能的分類，不能夠運(yùn)用于實(shí)踐，也就相當(dāng)于做無(wú)用功，所以應(yīng)當(dāng)在學(xué)習(xí)過(guò)程中注重訓(xùn)練來(lái)鞏固，進(jìn)而能夠從深層次上理解機(jī)械能分類，查漏補(bǔ)缺進(jìn)而在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行提升。

2 機(jī)械能分類

回歸課本來(lái)看，機(jī)械能的構(gòu)成有兩個(gè)部分的能量，即動(dòng)能和勢(shì)能。其中勢(shì)能有兩個(gè)分支，包括重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能。為了能夠在較深層次上理解機(jī)械能，在分類時(shí)基于上述要點(diǎn)，可做如下嘗試。

2.1 勢(shì)能

勢(shì)能又叫位能，為狀態(tài)量，是某一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部存在的能力，可以釋放也可以轉(zhuǎn)化。勢(shì)能的產(chǎn)生需要兩個(gè)物體之間產(chǎn)生相互作用力，此時(shí)的勢(shì)能為兩個(gè)物體共同擁有。高中階段的機(jī)械能上，主要涉及重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能，此后還會(huì)接觸的電勢(shì)能、核勢(shì)能等。

彈性勢(shì)能，主要就是兩個(gè)物體之間的相互作用力為彈力，并使物體發(fā)生彈性形變，此時(shí)系統(tǒng)內(nèi)部存在彈性勢(shì)能。但物體在彈力作用下發(fā)生的變形量越大，彈性勢(shì)能越多。此時(shí)就可以得出影響該勢(shì)能的主要因素，即勁度系數(shù)和變形量。進(jìn)一步引申出彈性勢(shì)能的計(jì)算公式：進(jìn)行如此分類后，就可以找一些典型例題來(lái)進(jìn)行鞏固訓(xùn)練。

例1：如圖，有一輕彈簧，左端固定于墻面，右端接觸滑塊P，此時(shí)的彈簧為原始狀態(tài)。如果P質(zhì)量記為=1kg并位于點(diǎn)A，現(xiàn)有一質(zhì)量為3．5kg的小車(chē)M，長(zhǎng)L=1．2m，并與長(zhǎng)桌右端緊密接觸，在小車(chē)左端有一質(zhì)量0．5kg的滑塊Q，質(zhì)量記為。若用水平向左的力使P從A滑動(dòng)到B點(diǎn)，撤去力后，P以2m/s的速度向C運(yùn)動(dòng)，并與Q相撞，然后停留在小車(chē)最左端。AB之間的距離為5cm，記為,AC記為，為90cm，P與水平面的摩擦因數(shù)=0．4，P和Q同小車(chē)的摩擦因數(shù)=0．5，求彈簧最大彈性勢(shì)能。

圖1

重力勢(shì)能的產(chǎn)生是由于地球受引力作用，物體具備重力，在重力影響下產(chǎn)生能量，即重力勢(shì)能。影響重力勢(shì)能的因素主要是相對(duì)高度與質(zhì)量。通常物體相距地球表明越遠(yuǎn)，質(zhì)量越大，重力勢(shì)能就會(huì)越大。由此有公式：同樣參考上述方法，尋找典型例題來(lái)練習(xí)鞏固。

2.2 動(dòng)能

動(dòng)能就是物體在運(yùn)動(dòng)時(shí)本身產(chǎn)生的能量。物體本身的運(yùn)動(dòng)速度和其質(zhì)量將影響動(dòng)能大小。若物體質(zhì)量一致，運(yùn)動(dòng)速度的快慢將決定動(dòng)能的大小，若速度一致，質(zhì)量的大小會(huì)決定動(dòng)能大小。公式為：

例2：現(xiàn)有一連通器，橫截面面積為S，放置于水平桌面，左右兩個(gè)支管豎直，如果關(guān)閉閥門(mén)K，然后向兩個(gè)支管注入密度為的液體，左側(cè)支管注入高度記為，右側(cè)記為，打開(kāi)閥門(mén)K，液體流動(dòng)并最終靜止時(shí)，液體重力勢(shì)能減少多少。

通過(guò)對(duì)機(jī)械能進(jìn)行分類，在學(xué)習(xí)過(guò)程中可以更好地掌握機(jī)械能的知識(shí)點(diǎn)，當(dāng)然這種分類方法還可以用于其他知識(shí)的分類歸納當(dāng)中，對(duì)于提高物理學(xué)習(xí)效率具有十分顯著的作用。

[1]張啟平,劉麗梅.如何做好初、高中機(jī)械能教學(xué)銜接[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備,2016,18:71-73

機(jī)械能始終是高考物理當(dāng)中的必考點(diǎn)和常考點(diǎn)，歷年高考機(jī)械能經(jīng)常會(huì)以一道綜合題的方式出現(xiàn)，往往同其他知識(shí)點(diǎn)如電磁力、洛倫茲力等結(jié)合。而能量作為物理體系當(dāng)中的基本量，在學(xué)習(xí)機(jī)械能過(guò)程中，很難準(zhǔn)確把握機(jī)械能的知識(shí)點(diǎn)，主要就在于能量種類多，其各自的影響因素也有差別，因而研討機(jī)械能的分類十分有助于提高對(duì)機(jī)械能的掌握程度。