高中物理機械能守恒的解題方法探究

李琴

【摘要】機械能守恒作為物理學科高考必考內容之一，有關習題千變萬化，對學生有較高的思維要求、解題要求.在高中物理教學中，教師要合理引用有關機械能守恒經典習題，向學生傳授相應的解題方法，才能讓學生找到解決問題的關鍵點，提高學生的問題解決能力.故此，文章將探究高中物理機械能守恒的解題方法，希望為高中物理教師提供教學新思路.

【關鍵詞】高中物理；機械能守恒；解題方法

對于高中物理科目來講，機械能守恒定律作為物理力學中的重要內容，也是高考的必考考點，其涉及的考點題型較為靈活，解題步驟相對復雜，需要學生在全面理解有關機械能守恒定律的同時，運用相應的解題方法，才能使問題有效解決，強化學生的物理素養.

1 判定機械能是否守恒

在高中物理教學中，對于判定機械能是否守恒的此類題型，難度相對較低，指導學生進行解題時，要讓學生了解機械能守恒的前提條件，選取相應的研究主體，留意研究過程，讓學生意識到繩子處于緊繃狀態、物體爆炸情況，無法滿足機械能守恒條件.例如，高中物理教師以“機械能守恒定律”知識點為例，為學生精心創設有關判定機械是否滿足守恒條件的習題.

例1 把一根繩子的一端固定于墻體，另一端系上一個乒乓球，在P點將乒乓球放下，自由落到A點位置，此時繩子保持緊繃狀態，隨后小球向著C點搖動，對于這一描述，以下哪種分析是正確的？

（A）乒乓球由P點到C點的運動過程，機械能始終保持守恒

（B）乒乓球由P點至A點，再由A點向C點運動，機械能處于守恒狀態

（C）乒乓球由A點至C點運動，機械能不符合守恒條件

（D）乒乓球位于C點時，相較于P點機械能減少.

解析 解決該問題的訣竅，主要讓學生了解乒乓球運動的受力過程，指導學生分析物體運動、形態變化的基本特點，以便根據學生自己所掌握的機械能守恒條件，對其選項內容加以判定.教師指導學生對乒乓球的運動過程展開深入分析，使學生了解到乒乓球位于A點位置，繩子保持緊繃狀態，此時運動過程的機械能沒有守恒，而其他運動過程均符合機械能守恒條件.故此，學生直接排除選項A，因為乒乓球在A點至C點運動時，只有重力進行做功，此時機械能滿足守恒條件，所以直接把選項C排除.因繩子處于緊繃狀態，乒乓球的機械能消耗殆盡，所以乒乓球位于C點的機械能，相較于P點明顯偏低，所以得出正確答案為D.

2 單物體機械能守恒分析

在高中物理教學指導中，對于單物體機械能守恒的習題類型，要讓學生根據已知條件，了解物品的動態化運動流程，進而對其做出正確判定.這就需要高中物理教師指導學生解決單物體機械能守恒相關問題時，要讓學生提取問題中的關鍵詞，例如“剛好”“正好”“恰好”等，原因是這些關鍵詞常常是解決問題的關鍵所在.

例2 在一個光滑的圓形軌道中，圓形半徑被設為R，豎直平面有AB固定點，將O作為圓心，OA與水平方向形成30°夾角，OB處于豎直方向，此時有一個乒乓球要在O點正上方某一點出發，出發速度保持水平初速度，剛好未能發生碰撞，直接由A點進到圓軌道之中，直接運動到B點，將空氣阻力直接忽視，請問乒乓球的初速度為多少？乒乓球運動到點B時，對于圓軌道形成多少壓力？”

3 連接體機械能守恒分析

高中物理教師對于連接體機械能守恒的相關問題，要讓學生明確不同物體之間的運動情況，以便找出運動之間的內在聯系.另外，高中物理教師還要發揮引導作用，讓學生在考慮整體運動的同時，還要從局部入手，準確判定物體運動過程，才能克服這一難關.例如，高中物理教師以“機械能守恒定律”知識點為例，教師精心為學生設計連接體機械能守恒的相關問題.

例3 在左側豎直墻面上，有一個光滑的半圓環，該圓環半徑R為0.3m，右側豎直墻面與圓環的圓心O相同高度上，有一個直桿，此直桿光滑，將乒乓球套在半圓環中，已知乒乓球重量（m）為100g，并將一滑塊b套入直桿之中，已知滑塊重量（m）為36g，乒乓球和滑塊用一個長度為0.4m輕桿連接，將輕桿設為l.將ɑ從圓環最高處靜止放下，使其順著圓環自由下滑，排除摩擦力的影響，將ɑ和b設為質點，g保持10m/s.請同學們思考ɑ達到圓心O相同高度P點時，向心力應為多少？同時ɑ由P點下滑直輕桿和圓環相切點Q，輕桿對于滑塊b做功是多少？

4 結語

綜上所述，在高中物理課堂教學組織中，為了讓學生全面掌握機械能守恒的解題方法，教師要發揮自身的引導促進作用，指導學生全面分析物體機械能守恒成立的主要條件，并根據題意，找出問題中的關鍵詞，梳理問題中隱藏的數量關系，才能提高學生的問題解決能力，強化學生的物理學科思維.

參考文獻：

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