機(jī)械能守恒定律學(xué)習(xí)技巧淺析

劉理旗

摘 要：縱觀高中物理知識(shí)體系，機(jī)械能部分是其中的重點(diǎn)內(nèi)容，也是學(xué)習(xí)較為困難的部分。機(jī)械能守恒定律作為機(jī)械能部分的核心內(nèi)容，學(xué)習(xí)過(guò)程中存在許多問(wèn)題。本文將結(jié)合實(shí)際所學(xué)，把高中機(jī)械能部分知識(shí)概括為幾個(gè)關(guān)鍵部分，并結(jié)合常見物理模型，簡(jiǎn)單探討機(jī)械能守恒定律的靈活運(yùn)用與解題技巧，以期讓更多的同學(xué)理解掌握機(jī)械能守恒相關(guān)概念應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：高中物理；機(jī)械能守恒定律；學(xué)習(xí)技巧

一、概述機(jī)械能守恒定律

機(jī)械能守恒定律中關(guān)鍵與核心在于“守恒”，它的含義表現(xiàn)在當(dāng)某一物理體系和外界發(fā)生交互，引起力或能量的轉(zhuǎn)變時(shí)，體系中原有的物理量保持恒定不變的狀態(tài)。對(duì)于機(jī)械能的守恒，常見的理解有三種類型：其一是指，物體受到外力作用或者因?yàn)樽陨砦恢米兓饎?shì)能變化時(shí)，物體本身所具有的勢(shì)能和因運(yùn)動(dòng)而具有的動(dòng)能之和，貫穿于整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程始終不發(fā)生改變的狀態(tài)。其二是對(duì)于某一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的任何一個(gè)時(shí)刻，其自身因運(yùn)動(dòng)而具有的動(dòng)能與本具有的勢(shì)能之和都保持不變；最后，是指物體不存在外力做功，單純物體本身動(dòng)能與所具有的勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程，轉(zhuǎn)化過(guò)程中總和不發(fā)生改變。機(jī)械能部分的學(xué)習(xí)一直是高中學(xué)習(xí)的重點(diǎn)內(nèi)容，教材中對(duì)守恒定義中的“系統(tǒng)”有特定的解釋。由此也可以現(xiàn)實(shí)機(jī)械能守恒的受重視程度。近年物理題型中綜合題目比重居高不下，而綜合題目最善用的往往是系統(tǒng)機(jī)械能的探討求解。所以學(xué)生只依賴課本中的概念性知識(shí)是不夠的，還需要更多的練習(xí)，積累模型和解題經(jīng)驗(yàn)。

要解決機(jī)械能的相關(guān)問(wèn)題，即要緊抓機(jī)械能知識(shí)的關(guān)鍵部分：第一，發(fā)生在慣性參考系中的物理運(yùn)動(dòng)，物體有做功傾向或是物體做功而結(jié)果仍然機(jī)械能守恒時(shí)，可以考慮系統(tǒng)內(nèi)部能量形式的轉(zhuǎn)化，如動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能，彈力、重力一類保守力均能實(shí)現(xiàn)這一效果。其次，如果參考系是非慣性，而系統(tǒng)發(fā)生了功能關(guān)系，那么系統(tǒng)所受到的外力做功的和應(yīng)當(dāng)與被作用系統(tǒng)的機(jī)械能總量增加量一致。

二、機(jī)械能守恒定律學(xué)習(xí)技巧淺析

機(jī)械能守恒的學(xué)習(xí)要始終把握一個(gè)關(guān)鍵部分，即系統(tǒng)中勢(shì)能與動(dòng)能的和始終不變，基于此，要探究機(jī)械能守恒定律的學(xué)習(xí)技巧，可以從以下幾個(gè)角度展開：

1.正確理解機(jī)械能的守恒過(guò)程

練習(xí)時(shí)機(jī)械能題目十分常見，要解決機(jī)械能問(wèn)題，需要正確理解機(jī)械能守恒過(guò)程。守恒定律的應(yīng)用方式不止一種，結(jié)合其他內(nèi)容所綜合的試題類型同樣有多種變化，但是深究題目本質(zhì)仍然沒(méi)有過(guò)多變化，依然是對(duì)系統(tǒng)中動(dòng)能與勢(shì)能轉(zhuǎn)化總和的穩(wěn)定解析，宏觀與微觀中均可應(yīng)用這一原理進(jìn)行理解。

2.機(jī)械能的能量守恒特點(diǎn)探析

機(jī)械能守恒中常常涉及能量守恒，依據(jù)能量守恒的思路進(jìn)行分析，可以通過(guò)分別研究系統(tǒng)中動(dòng)能的變化與勢(shì)能的變化，得出其變化結(jié)果。對(duì)過(guò)程進(jìn)行觀察分析，如果只有動(dòng)能和勢(shì)能的變化，不含有其他能量的消耗或轉(zhuǎn)化，則可以定義為系統(tǒng)的這一過(guò)程沒(méi)有其他外力參與，也沒(méi)有外界能量的參與，此時(shí)的系統(tǒng)機(jī)械能總和不變，處于守恒狀態(tài)。

3.機(jī)械能的系統(tǒng)做功情況探析

系統(tǒng)做功是機(jī)械能研究的常用途徑，圍繞機(jī)械能進(jìn)行的改編的題目，明確考察方向后，即要分析題目中的系統(tǒng)有沒(méi)有外力介入做功產(chǎn)生影響，以及外力做功的總和是否為零。當(dāng)外力做功的總和為零或者并沒(méi)有外力做功時(shí)，可以判定所研究系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。

4.機(jī)械能表達(dá)式的解析及學(xué)習(xí)

高中階段的物理學(xué)習(xí)，對(duì)機(jī)械能部分需要掌握的表達(dá)式一般有幾種類型，一種是運(yùn)動(dòng)過(guò)程中系統(tǒng)最初的機(jī)械能與運(yùn)動(dòng)完成后的機(jī)械能數(shù)值相等，大小不發(fā)生改變。即運(yùn)動(dòng)開始時(shí)的動(dòng)能與勢(shì)能相加值與最后兩者總和相等不變。另一種是機(jī)械能的守恒在于動(dòng)能與勢(shì)能兩種形式的轉(zhuǎn)化，動(dòng)能減少的即為勢(shì)能增加的，動(dòng)能增加的部分則是勢(shì)能所減少的。此外也有把機(jī)械能守恒應(yīng)用于對(duì)地球系統(tǒng)的研究當(dāng)中，得出結(jié)論，除去地球本身，地球上所有事物的動(dòng)能與勢(shì)能都存在相互轉(zhuǎn)化且保持總量不變的關(guān)系。

通過(guò)以上幾種方式的比較學(xué)習(xí)，可以看出第一種表述中牛頓的慣性定律在對(duì)系統(tǒng)的勢(shì)能判斷中發(fā)揮著重要作用，其他兩種表述則相對(duì)淡化重力勢(shì)能的研究影響。

5.機(jī)械能守恒研究對(duì)象選擇的合理性及其學(xué)習(xí)技巧

對(duì)機(jī)械能守恒的研究要建立在合理的研究對(duì)象選取的前提上，對(duì)所研究的對(duì)象進(jìn)行全面合理的分析，繼而用于機(jī)械能守恒定律的科學(xué)系統(tǒng)性學(xué)習(xí)。在對(duì)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行研究觀測(cè)過(guò)程中，當(dāng)研究的對(duì)象不止一個(gè)，要回過(guò)頭來(lái)明確所研究的問(wèn)題方向，尋找最適合的研究對(duì)象，結(jié)合題目含義，明確任務(wù)目標(biāo)，高效分析學(xué)習(xí)。

6.機(jī)械能守恒中的零勢(shì)能選取影響及其學(xué)習(xí)技巧

機(jī)械能守恒定律的研究包含勢(shì)能，除了彈性勢(shì)能，重力勢(shì)能也是常見研究主體。而系統(tǒng)中重力勢(shì)能的確定要依賴于零勢(shì)能面的選擇。面對(duì)系統(tǒng)機(jī)械能變化不明確的情況，首先確定題目中零勢(shì)能面的位置，從其零勢(shì)能處著手解決，能夠較快找到問(wèn)題突破點(diǎn)。

7.機(jī)械能守恒學(xué)習(xí)中的知識(shí)體系構(gòu)建及解題應(yīng)用

教師對(duì)機(jī)械能部分的講解，主要是對(duì)教材中基礎(chǔ)知識(shí)的介紹，相關(guān)題型主要是引導(dǎo)學(xué)生自主找出解題思路。經(jīng)驗(yàn)的積累，教師的引導(dǎo)點(diǎn)往往較為有效。但是從學(xué)生自身學(xué)習(xí)的角度來(lái)看，要提升成績(jī)，穩(wěn)固知識(shí)內(nèi)容，僅僅憑借課堂內(nèi)容是不夠的，需要在練習(xí)中積累經(jīng)驗(yàn)和解題思路。探索屬于自己的解題方式，對(duì)機(jī)械能的理解也會(huì)相比于課堂更加深刻有效。課堂中把基礎(chǔ)知識(shí)作為知識(shí)框架，通過(guò)自己日常的練習(xí)進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的填充積累，完善知識(shí)的整體性，不去刻板求解，而是由思路延展得出答案結(jié)論。

此外合適的學(xué)習(xí)方法也能夠幫助提升學(xué)習(xí)效率，不同的學(xué)生對(duì)知識(shí)的接受程度不同，有的學(xué)生能夠輕易理解物理科目中大多數(shù)知識(shí)，有的學(xué)生卻需要更多的努力。因此不要盲從，選擇好的學(xué)習(xí)方式，構(gòu)建自己的知識(shí)體系才能更好的學(xué)習(xí)應(yīng)用，發(fā)揮效果。

三、結(jié)語(yǔ)

高中階段，機(jī)械能守恒是避不開的重點(diǎn)部分，直接關(guān)系到整體物理成績(jī)的高低。所以對(duì)于機(jī)械嫩的學(xué)習(xí)要擺正態(tài)度，認(rèn)識(shí)其重要性。牢牢掌握基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)通過(guò)課余練習(xí)積累經(jīng)驗(yàn)與擴(kuò)展模型積累，本文簡(jiǎn)要介紹了一些機(jī)械能學(xué)習(xí)的相關(guān)技巧，希望同學(xué)們能加利用，使之真正作用于自己的物理學(xué)習(xí)，提升解題能力，去得優(yōu)良成績(jī)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王啟源. 試論高中物理機(jī)械能守恒學(xué)習(xí)技巧.2018（24）

[2] 李春芬. 淺談機(jī)械能守恒定律.2012-09