淺析機械能在高中物理學(xué)習(xí)中的適用范圍

陳遠鵬

摘 要：機械能作為高中物理的重要學(xué)習(xí)內(nèi)容，可以說貫穿于整個高中物理學(xué)習(xí)過程中。機械能是一種功和能的概念，它的出現(xiàn)和應(yīng)用對于力學(xué)研究來說具有重要的作用，我們可以通過平時的考試發(fā)現(xiàn)，機械能相關(guān)知識點在考試過程中出現(xiàn)的范圍是非常大的，并且在整體的物理考試分數(shù)中占有絕大部分的分值，因此對機械能的應(yīng)用和解答方式進行分析總結(jié)，對于我們學(xué)習(xí)高中物理來說就具有很重要的作用和意義。我主要根據(jù)自己的物理學(xué)習(xí)經(jīng)驗和對機械能的認識對其在高中物理學(xué)習(xí)中的適用范圍進行分析，希望對同學(xué)們學(xué)習(xí)機械能知識有一定的幫助。

關(guān)鍵詞：機械能；高中物理學(xué)習(xí)；適用范圍

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.252

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(xué)和熱學(xué)等提供了重要的依據(jù)。有時候我們碰到一些力學(xué)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)的，因此明確機械能在高中物理學(xué)習(xí)中的適用范圍對提升我們的物理學(xué)習(xí)能力來說就具有非常重要的作用。

1 動能定理

動能定理一直以來都是高中物理考試中的熱點，也是比較重要的機械能適用范圍中的一點。動能定理的內(nèi)容就是外力對物體所做功的代數(shù)和等于物體動能的增量，這是我們在初步接觸動能定理的時候就需要理解的概念，并且老師會要求我們記住和理解其表達式：W總=1/2mv22-1/2mv12這對于用動能定理解決機械能做功的問題來說是具有重要作用的。我們在應(yīng)用動能定理解決機械能相關(guān)問題的時候，只需要對物體在整個運動過程中做得總功進行考慮，并且對其初動能和末動能進行計算，并不需要考慮其運動過程中的狀態(tài)變化。由于動能定理是研究物體在做功過程中的受力情況的，因此我們就必須對單個物體受的力進行分析。一般情況下，當我們遇到物體受力引起位移而不涉及加速度的這種題，就可以優(yōu)先考慮運用動能定理解題，而不需要運用牛頓第二定律，這樣會使得物理題在解答過程中更加簡便。比如：一物體質(zhì)量為m=10kg，在平行于斜面的恒定拉力F作用下沿斜面向上運動，斜面與物體間的動摩擦因數(shù)為，當物體運動到斜面中點時，去掉力F，物體剛好可運動到斜面頂端停下。設(shè)斜面傾角為，取g=10m/s2，求拉力F。在解答這個題時，我們首先的可以對物體的受力情況進行分析：

物體所受的力如上圖所示，重力為mg，拉力F，斜面的支持力為N，以及受到摩擦力。然后在斜面的上半段去掉支持力F，其余地受力不變，可以設(shè)斜面的長度為S，可以根據(jù)動能定理求出物體從斜面底端運動到頂端的過程中，它的等量關(guān)系式為：，這樣可以解得F=117.3N。

2 機械能守恒

機械能守恒定律是機械能在高中物理中運用的基礎(chǔ)，我們在解答很多與做功、耗能有關(guān)的物理題時，首先就是要判斷其機械能是否守恒。機械能守恒就是指物體只在重力或者彈力的作用下才會做功，在這個過程中物體的動能和勢能是發(fā)生了相互轉(zhuǎn)化的，但是其機械能的總量不會發(fā)生變化，因此就說其機械能是守恒的。機械能守恒的條件就是其概念中提到的，只會在重力或者彈力的作用下做功，其他力是不做功的，也就是說物體是受了其他的外力的，只是這些力都沒有做功。比如：一個小球系在一根繩子上，將這根繩子沒有系小球的一端固定在天花板上，然后將其從固定的高度由靜止開始釋放，在小球運動的過程中，不僅受到重力，它還會受到繩子對它的拉力，但是在這個過程中小球的機械能是守恒的，因為它受到的繩子的拉力，其方向是一直與其運動的方向垂直的，因此拉力就不會對小球做功。在物體受到其他外力并且外力做功的情況下，其機械能也是可能會守恒的，在這種情況下，物體機械能守恒的條件就是外力做功的代數(shù)和為0，這時也可以看做只有重力做功，因此其機械能達到守恒。

3 其他應(yīng)用

機械能在高中物理中的適用范圍是很廣的，除了我在前面具體提到的動能定理和機械能守恒，它還在很多高中物理知識有一定的應(yīng)用。其他的適用范圍包括功率、功能關(guān)系、機動車的啟動方式以及驗證機械能守恒定律等，這些都是我們在學(xué)習(xí)高中物理知識的過程中會接觸到的知識點，只是相對于前面兩種我比較詳細的介紹了的知識點來說其應(yīng)用次數(shù)不多，但也屬于重要的機械能學(xué)習(xí)范疇。我們在學(xué)習(xí)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我們對概念的理解，還包括物體在不同的做功條件下適用的計算公式。我們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)容使用正確地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，并且能夠靈活運用，從而開發(fā)我們的思維，掌握高中物理學(xué)習(xí)過程中的所有機械能運用形式。

4 結(jié)語

綜上所述，機械能在高中物理學(xué)習(xí)過程中的適用范圍是非常廣的，我們在學(xué)習(xí)和運用過程中需要明確不同的機械能概念，針對具體的題進行具體分析，在學(xué)習(xí)過程中可以和同學(xué)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(xué)習(xí)質(zhì)量。

參考文獻：

[1]謝淳凡.淺析高中物理機械能守恒學(xué)習(xí)技巧[J].文理導(dǎo)航旬刊，2017.

[2]苗毅.淺談如何學(xué)好高中物理中的機械能守恒定律[J].教育科學(xué)：引文版，2017.endprint