探討機械能在高中物理學習中的適用范圍

劉豐睿

摘 要：高中階段物理學習知識內(nèi)容涵蓋面廣，涉及到大量的復(fù)雜理論知識，需要形成清晰的解題思想，善于靈活運用所學習的物理知識點。才能不斷提升物理綜合素質(zhì)水平，文章重點探討高中物理學習中機械能學習的有效方法，分別從研究對象分析以及物理表達運用兩方面進行。在此基礎(chǔ)上，重點探討機械能在高中物理學習中的適用范圍，并列舉不同機械能概念應(yīng)用中的重點，幫助形成高中物理學習的有效方法[1]。

關(guān)鍵詞：機械能;高中物理;物理學習

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）09-0226-02

1 高中物理學習中機械能的學習方法

1.1 掌握物理研究對象的合理性

高中物理學習中，機械能學習首先需要掌握物理研究對象的合理性，機械能所包括的系統(tǒng)運行狀態(tài)比較多樣化。既包括在系統(tǒng)內(nèi)部的能量轉(zhuǎn)換，更需要讓物體形成完善的解決方法以及清晰的解決思路。在學習物理機械能期間，學生需要對每一個知識點，形成清晰的認識，并了解所研究對象的合理性，能夠通過代表性的物理知識點進行機械能方面的延伸，充分了解物體原有的合理性，并在此基礎(chǔ)上進行相關(guān)概念以及規(guī)律的深入理解，將所學習了解到的知識與概念應(yīng)用到其它問題解決中。無論是運行狀態(tài)，還是內(nèi)部能量轉(zhuǎn)換，在研究過程中，首先需要對其進行精準的劃分，能夠了解物體研究開展的方向，并認知在相關(guān)范圍內(nèi)物體研究的合理性，從而進行更為深入的規(guī)律論述表達。對于物理學習過程中的機械能守恒定律，以及運行狀態(tài)的判斷，能夠從機械能學習過程中的概念與規(guī)律層面進行初步劃分，在此基礎(chǔ)上，可以進入到更為深入的學習狀態(tài)中，對問題的研究也能更加清晰準確。

1.2 掌握與機械能相關(guān)的物理表達

機械能相關(guān)的物理表達學習中，學生在此階段，需要掌握的主要內(nèi)容是物理規(guī)律以及定義，在遇到與機械能相關(guān)的問題時，第一時間聯(lián)想到相關(guān)的物理表達式。學生學習機械能，首先需要掌握全面的物理表達公式，并通過物理表達公式與機械能之間的相互整合，充分學習相關(guān)理論知識，機械能相關(guān)問題解答。物理表達式是不可缺少的技術(shù)，物理表達式學習難度相對較大。學生在學習過程中，如果不能與實際的機械能實驗相聯(lián)系，很容易出現(xiàn)記憶混亂，運用機械能解決高中物理學習中的相關(guān)問題，掌握理論公式后才能進入到實踐問題解答階段，對于學習期間物理表達式的靈活運用。還應(yīng)該從機械能理論規(guī)律劃分層面進行，學生遇到問題后能夠第一時間將其歸納到相關(guān)的定義以及規(guī)律中，在此基礎(chǔ)上也能夠聯(lián)想到相關(guān)的物理表達公式，對問題進行解析，對問題所描繪的相關(guān)內(nèi)容進行分析。

掌握機械能在高中物理中的基本學習方法后，將其應(yīng)用在不同物理知識問題解答中，還應(yīng)該結(jié)合知識點特征。進行專業(yè)分析，不僅要通過機械能理論以及公式解決物理知識問題，同時，在高中階段的物理學習中，更應(yīng)該善于應(yīng)用機械能定律，對所學習的相關(guān)物理知識點深層次掌握。

2 機械能在高中物理學習中的適用范圍

機械能在高中物理中的應(yīng)用不僅是解決功和能的問題，還為電磁學和熱學等提供了重要的依據(jù)。有時候我們碰到一些力學問題，首先就會想到用牛頓定律解題，但是在實際的解題過程中，很多問題是牛頓定律不能解決的，這時就可以利用機械能進行解答。機械能在物理選擇題、填空題和解答題中幾乎都會出現(xiàn)，并且通常在解答題中是以壓軸的方式出現(xiàn)，因此，明確機械能在高中物理學習中的適用范圍對提升我們的物理學習能力來說具有非常重要的作用。

2.1 動能定理

動能定理學習在高中物理中占有的比例十分大。動能定理學習中主要包括外力對物體所做的功，以及外力作用下所產(chǎn)生的功與物體動能之間的增量關(guān)系。在高中物理學習初級階段，需要掌握并熟練應(yīng)用動能定理：W總=1/2mv22 -1/2mv12。學習的最初理論階段，需要對動能定理的表達公式進行理解，動能定理學習運用過程學生通常只需要對機械能做功的問題來解決。動能定理學習中對于整個運動過程的總功率計算，需要結(jié)合物體運動的初動能以及物體自身重量來進行考慮，并對物體的末動能進行計算，并不需要考慮物體運動過程中速度的變化?？梢詫⑵淅斫鉃檠芯课矬w運動過程中的做功以及受力變化，機械能在動能定理中應(yīng)用，需要對物體運動的單個狀態(tài)進行分析，如果物體移動過程是勻速的，并不會涉及到加速度。在此類問題解答過程中，應(yīng)該優(yōu)先使用動能定理。如果不是涉及到加速度，不需要使用牛頓第二定律，將在解答過程中也會更加地簡單便捷。例如，在解題過程中涉及到平面斜坡運動，假設(shè)物塊的重量m為1kg，在平行于斜面的拉力F作用下，N物塊沿著斜面向上運動。物體與斜面之間會產(chǎn)生摩擦力，將摩擦因數(shù)設(shè)為0.1，物塊運動至斜面的中間點時，去掉F力，物塊剛好可以運動到斜面的頂端停止，斜面傾斜角度為30°，g=1m/s2，求拉力F。

在解答這個問題時，首先需要對物體的受力情況進行分析，對物塊受力的不同方向進行標記，根據(jù)摩擦力大小與傾斜角度計算出斜面的支撐力，如圖1所示。在此基礎(chǔ)上，設(shè)定去掉拉力F時，其他力不變的情況下，傾斜面的長度為S，根據(jù)動能定理求出物體從斜面底端運動到頂端時的能量關(guān)系，構(gòu)建動能公式，最終可以求出拉力F的大小。

2.2 機械能守恒

機械能守恒主要研究運動過程中的做功以及耗能相關(guān)問題，在對相關(guān)問題進行解答時，首先需要判斷是否符合機械能守恒定律，機械能守恒表示物體在重力或者彈力作用下所做的功，在做功過程中，物體的動能與勢能都會發(fā)生轉(zhuǎn)換。但即使在做功過程中，機械能與勢能之間相互轉(zhuǎn)換，最終的機械能卻是守恒不變的。在運用相關(guān)定律解決物理知識問題時，需要清晰掌握機械能守恒定律，以及達到機械能守恒狀態(tài)的相應(yīng)條件。只有重力與彈力作用下產(chǎn)生的能量，才符合機械能守恒定律。如果在物體運動做功狀態(tài)中其他力也參與并提供了外力影響到最終的動能，并不符合這一定律，解決此類問題時還需要結(jié)合其他公式進行詳細分析。比如，將繩子的一端系在天花板上，另一端固定小球，繩子繃直后將小球從一定的高度拋出。此時小球在運動過程中，受自身重力與繩子提供的拉力共同作用，小球由高至低，運動過程中始終保持著機械能守恒，此時拉力并不會對小球做功[2]。物體運動過程中受其他外力影響，并且外力同樣做功，此時也并不能完全排除機械能可以守恒，但前提是外力做功的合力為零，物體運動過程中既能表現(xiàn)出重力做功，便能夠達到機械能守恒。高中物理知識學習階段，機械能適合應(yīng)用在機械能守恒定律中，學生在對機械能守恒定律進行分析時，也能進一步全面概括了解當前的機械能運動發(fā)展狀況[3]。并在此基礎(chǔ)上，進行更為深入的研究，形成機械能守恒與相關(guān)物理知識點之間的關(guān)聯(lián)性，在機械能守恒前提下，也能對不同作用力的作用方向，做出更詳細精準的判斷。

2.3 其他應(yīng)用

機械能在高中階段的物理學習中十分重要，不僅在動能定理，機械能守恒中應(yīng)用廣泛，同時也涉及到高中物理學習的其他知識內(nèi)容。例如在高中物理學習階段的功率關(guān)系，機動車啟動原理等方面，都涉及到機械能的不同知識點。在學習高中物理知識的同時，學生還需要將機械能相關(guān)理論知識應(yīng)用在生活中的物理問題解答中，能夠善于從機械能相關(guān)概念以及定律的角度。對所遇到的問題進行分析解決，這樣才能更精準地掌握機械能應(yīng)用方法，對于機械能的相關(guān)知識內(nèi)容也能做出更深入的理解，更需要將機械能中的不同定律進行區(qū)分。例如，動能定理與機械能守恒之間的區(qū)分，如果在相關(guān)問題解答中，對問題的歸屬內(nèi)容判斷錯誤，接下來，問題分析中應(yīng)用的公式以及定律也會出現(xiàn)錯誤，最終影響到解題效果。對機械能進行分層次學習，體現(xiàn)出機械能在高中物理問題解答中的不同作用，對學生養(yǎng)成物理知識解答習慣也有很大幫助。我們在學習機械能相關(guān)知識的過程中，需要對不同的概念進行理解，并且熟練運用計算公式，因為機械能知識點考察的不僅是對概念的理解，還包括物體在不同的做功條件下適用的計算公式。在運用機械能解答高中物理相關(guān)題型的時候，要對題目進行完整的分析，通過其涉及到的內(nèi)容使用正確的機械能概念和運算公式，要懂得將不同的機械能運用方式區(qū)別開來，并能夠靈活運用[4]。

高中階段的物理知識點學習，學生應(yīng)該養(yǎng)成良好的學習習慣，在遇到問題后，首先對所應(yīng)用的公式、定律進行判斷，在此基礎(chǔ)上進行相關(guān)問題的條件分析，才能夠形成完善的解題思路。同時，更應(yīng)善于對物理問題中的隱藏條件進行分析，通過隱藏條件來補充物理解題過程中的定律應(yīng)用，也能形成物理解題過程中的正確思想。高中階段所學習的機械能相關(guān)物理知識點，在日常生活問題解決中也十分適用，學生學習物理知識，不僅以提升成績?yōu)槟繕?，更?yīng)該養(yǎng)成科學的問題解決習慣。在日常生活學習中，也能善于通過機械能發(fā)現(xiàn)身邊的問題，并通過機械能來創(chuàng)新解題思想，全面提升高中生綜合素質(zhì)水平，進入到更為高效的學習狀態(tài)中。機械能在高中物理學習過程中的適用范圍是非常廣的，在學習和運用過程中，需要明確不同的機械能概念，針對具體的物理題進行具體分析，在學習過程中可以和同學一起討論，增強自己對相關(guān)知識的掌握程度，從而提升自身的學習質(zhì)量。

3 結(jié)語

高中階段物理知識學習，機械能是重中之重，在學習過程中，既要掌握切實有效的學習方法。同時學生也應(yīng)該明確自身的學習目標、學習方向，能夠從個人技能提升的角度嚴格要求自己，在物理學習中發(fā)揮機械能相關(guān)知識點的更大作用。同時也能在學習過程中不斷強化理論能力，高效運用當前的各類學習方法，解決物理學習以及日常生活中所遇到的問題。在機械能學習過程中，教師應(yīng)該善于運用創(chuàng)新教學方法，激發(fā)學生的學習積極性，鼓勵學生獨立思考、獨立解決問題，建立起不同知識點之間的關(guān)聯(lián)性，使學生在物理問題解答時能夠形成整體思想[5]。不斷強化物理能力水平，對機械能作出更深層次的了解，才能進入到更為理想的綜合素質(zhì)提升狀態(tài)中，為學生學習能力提升，創(chuàng)造切實有效的教學環(huán)境。

參考文獻

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[2] 景文帝.試論高中物理“機械能”的學習心得分享[J].人力資源管理，2017（11）：133-134.

[3] 鄒雪晴，汪弘，張楊等.基于SOLO分類理論的深度學習評價——以高中“機械能”為例[J].物理教師，2018，39（6）：15-17.

[4] 董奇烜.高中物理中機械能守恒定律問題的解題策略探討[J].學周刊，2018（9）：97-98.

[5] 盧波.人教版與滬科版高中物理教材知識呈現(xiàn)方式比較——以“機械能守恒定律”為例[J].高中數(shù)理化，2017（8）：32.