機械能守恒定律學習技巧淺析

劉理旗

摘 要：縱觀高中物理知識體系，機械能部分是其中的重點內容，也是學習較為困難的部分。機械能守恒定律作為機械能部分的核心內容，學習過程中存在許多問題。本文將結合實際所學，把高中機械能部分知識概括為幾個關鍵部分，并結合常見物理模型，簡單探討機械能守恒定律的靈活運用與解題技巧，以期讓更多的同學理解掌握機械能守恒相關概念應用。

關鍵詞：高中物理；機械能守恒定律；學習技巧

一、概述機械能守恒定律

機械能守恒定律中關鍵與核心在于“守恒”，它的含義表現在當某一物理體系和外界發生交互，引起力或能量的轉變時，體系中原有的物理量保持恒定不變的狀態。對于機械能的守恒，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為自身位置變化引起勢能變化時，物體本身所具有的勢能和因運動而具有的動能之和，貫穿于整個運動過程始終不發生改變的狀態。其二是對于某一個運動的物體，運動過程中的任何一個時刻，其自身因運動而具有的動能與本具有的勢能之和都保持不變；最后，是指物體不存在外力做功，單純物體本身動能與所具有的勢能相互轉化的過程，轉化過程中總和不發生改變。機械能部分的學習一直是高中學習的重點內容，教材中對守恒定義中的“系統”有特定的解釋。由此也可以現實機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機械能的探討求解。所以學生只依賴課本中的概念性知識是不夠的，還需要更多的練習，積累模型和解題經驗。

要解決機械能的相關問題，即要緊抓機械能知識的關鍵部分：第一，發生在慣性參考系中的物理運動，物體有做功傾向或是物體做功而結果仍然機械能守恒時，可以考慮系統內部能量形式的轉化，如動能轉化為勢能，彈力、重力一類保守力均能實現這一效果。其次，如果參考系是非慣性，而系統發生了功能關系，那么系統所受到的外力做功的和應當與被作用系統的機械能總量增加量一致。

二、機械能守恒定律學習技巧淺析

機械能守恒的學習要始終把握一個關鍵部分，即系統中勢能與動能的和始終不變，基于此，要探究機械能守恒定律的學習技巧，可以從以下幾個角度展開：

1.正確理解機械能的守恒過程

練習時機械能題目十分常見，要解決機械能問題，需要正確理解機械能守恒過程。守恒定律的應用方式不止一種，結合其他內容所綜合的試題類型同樣有多種變化，但是深究題目本質仍然沒有過多變化，依然是對系統中動能與勢能轉化總和的穩定解析，宏觀與微觀中均可應用這一原理進行理解。

2.機械能的能量守恒特點探析

機械能守恒中常常涉及能量守恒，依據能量守恒的思路進行分析，可以通過分別研究系統中動能的變化與勢能的變化，得出其變化結果。對過程進行觀察分析，如果只有動能和勢能的變化，不含有其他能量的消耗或轉化，則可以定義為系統的這一過程沒有其他外力參與，也沒有外界能量的參與，此時的系統機械能總和不變，處于守恒狀態。

3.機械能的系統做功情況探析

系統做功是機械能研究的常用途徑，圍繞機械能進行的改編的題目，明確考察方向后，即要分析題目中的系統有沒有外力介入做功產生影響，以及外力做功的總和是否為零。當外力做功的總和為零或者并沒有外力做功時，可以判定所研究系統的機械能守恒。

4.機械能表達式的解析及學習

高中階段的物理學習，對機械能部分需要掌握的表達式一般有幾種類型，一種是運動過程中系統最初的機械能與運動完成后的機械能數值相等，大小不發生改變。即運動開始時的動能與勢能相加值與最后兩者總和相等不變。另一種是機械能的守恒在于動能與勢能兩種形式的轉化，動能減少的即為勢能增加的，動能增加的部分則是勢能所減少的。此外也有把機械能守恒應用于對地球系統的研究當中，得出結論，除去地球本身，地球上所有事物的動能與勢能都存在相互轉化且保持總量不變的關系。

通過以上幾種方式的比較學習，可以看出第一種表述中牛頓的慣性定律在對系統的勢能判斷中發揮著重要作用，其他兩種表述則相對淡化重力勢能的研究影響。

5.機械能守恒研究對象選擇的合理性及其學習技巧

對機械能守恒的研究要建立在合理的研究對象選取的前提上，對所研究的對象進行全面合理的分析，繼而用于機械能守恒定律的科學系統性學習。在對運動系統進行研究觀測過程中，當研究的對象不止一個，要回過頭來明確所研究的問題方向，尋找最適合的研究對象，結合題目含義，明確任務目標，高效分析學習。

6.機械能守恒中的零勢能選取影響及其學習技巧

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

7.機械能守恒學習中的知識體系構建及解題應用

教師對機械能部分的講解，主要是對教材中基礎知識的介紹，相關題型主要是引導學生自主找出解題思路。經驗的積累，教師的引導點往往較為有效。但是從學生自身學習的角度來看，要提升成績，穩固知識內容，僅僅憑借課堂內容是不夠的，需要在練習中積累經驗和解題思路。探索屬于自己的解題方式，對機械能的理解也會相比于課堂更加深刻有效。課堂中把基礎知識作為知識框架，通過自己日常的練習進行知識點的填充積累，完善知識的整體性，不去刻板求解，而是由思路延展得出答案結論。

此外合適的學習方法也能夠幫助提升學習效率，不同的學生對知識的接受程度不同，有的學生能夠輕易理解物理科目中大多數知識，有的學生卻需要更多的努力。因此不要盲從，選擇好的學習方式，構建自己的知識體系才能更好的學習應用，發揮效果。

三、結語

高中階段，機械能守恒是避不開的重點部分，直接關系到整體物理成績的高低。所以對于機械嫩的學習要擺正態度，認識其重要性。牢牢掌握基礎知識，同時通過課余練習積累經驗與擴展模型積累，本文簡要介紹了一些機械能學習的相關技巧，希望同學們能加利用，使之真正作用于自己的物理學習，提升解題能力，去得優良成績。

參考文獻：

[1] 王啟源. 試論高中物理機械能守恒學習技巧.2018（24）

[2] 李春芬. 淺談機械能守恒定律.2012-09