高中物理教學中兩個力學守恒定律的問題分析

余永平

（重慶市長壽中學校）

高中物理力學問題解答過程中，機械能守恒定律和動能定理都是解題核心公式。同時，歷年來高考試題中這兩個力學守恒定律都是熱點題型。能夠靈活掌握這兩個力學守恒定律，將為學生帶來解題的便利，因此本文主要針對兩者教學過程中的問題進行解析。

一、兩個力學守恒定律研究對象不同

高中物理動能定理適用單個質點對象，其為相互作用的系統問題，動能定理列式運用在隔離物體之后，而非直接對系統列式。機械能守恒定律則可直接運用于系統。

例1.如右圖所示，墻與輕彈簧一端相連，質量為4kg的木塊以5m/s的速度沿光滑水平面運動并壓縮彈簧，求彈簧在木塊速度降為3m/s時的勢能與其壓縮過程中最大彈性勢能？

分析：研究對象若為木塊，則機械能無守恒，但研究對象為木塊與彈簧所組成的系統，則機械能守恒。彈簧壓縮量和彈性勢能最大時木塊速度為零，令Epm為彈簧最大彈性勢能，彈簧與木塊組成的系統機械能守恒，得。當木塊速度降為v1=3m/s，令Ep1為彈簧彈性勢能，即，所以。

例2.如右圖所示，有一質量為m車的平板小車在光滑水平面上向右正以速度v運動，現以無初速度將一質量為m木的木塊放上小車，小車速度因二者摩擦力作用發生變化。為保證小車原有速度不變，向小車及時施加一向右水平恒力F，在作用一段時間后撤去恒力，木塊則恰好與小車共同向右以速度v運動，令μ為木塊與小車間動力摩擦因素，那么上述過程中水平恒力對小車做功多少？

分析：研究對象為小車與木塊整體利用動能定理列式，而求得水平恒力對小車做功求得為兩動能之和為錯誤答案。實際上需分別對二者進行列式即采用“隔離法”，求得式①②分別為由動能定理得出木塊即式③：由動能定理得出小車即式④：，由此得出。

二、兩個力學守恒定律條件不同

機械能守恒定律與動能定理相比，機械能守恒定律要求有外力做功，即其他力不做功，若機械能不守恒則其他力所做功，為物體機械能變化量度。而動能定理無需附加條件，應用范圍更廣泛。

例3.如右圖所示，質量為m的物體從光滑斜面底端沿斜面向上以速度v0滑動，其運動速度恰好減到零運到到斜面頂端，斜面長度、傾角已知分別為x、θ，求v0？（以字母g表示重力加速）

分析：動能定理列式。由于沿斜面向上滑動物體受支持力與重力作用，而支持力不做功求得等式。機械能守恒定律。同上因為支持力不做功機械能守恒，參考平面選以斜面故為初態機械能，為到達斜面頂端機械能，得出等式。

由于試題中運動過程中的物體受支持力和重力作用，但支持力垂直與位移不做功，因此滿足機械能守恒定律，所以解題可以用這兩個力學守恒定律。

因為高中物理教學中兩個力學守恒定律是高考考查熱點題型，為教學過程中重難點問題，學生雖然熟悉定律內容，但實際應用還尚有不足，所以，廣大高中一線教師要通過不斷總結歸納，找出幫助學生積極解決問題的對策，促進學生提高解題能力和學習成績。