浅析机械能在高中物理学习中的适用范围

陈远鹏

摘 要：机械能作为高中物理的重要学习内容，可以说贯穿于整个高中物理学习过程中。机械能是一种功和能的概念，它的出现和应用对于力学研究来说具有重要的作用，我们可以通过平时的考试发现，机械能相关知识点在考试过程中出现的范围是非常大的，并且在整体的物理考试分数中占有绝大部分的分值，因此对机械能的应用和解答方式进行分析总结，对于我们学习高中物理来说就具有很重要的作用和意义。我主要根据自己的物理学习经验和对机械能的认识对其在高中物理学习中的适用范围进行分析，希望对同学们学习机械能知识有一定的帮助。

关键词：机械能；高中物理学习；适用范围

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

机械能在高中物理中的应用不仅是解决功和能的问题，还为电磁学和热学等提供了重要的依据。有时候我们碰到一些力学问题，首先就会想到用牛顿定律解题，但是在实际的解题过程中，很多问题是牛顿定律不能解决的，这时就可以利用机械能进行解答。机械能在物理选择题、填空题和解答题中几乎都会出现，并且通常在解答题中是以压轴的方式出现的，因此明确机械能在高中物理学习中的适用范圍对提升我们的物理学习能力来说就具有非常重要的作用。

1 动能定理

动能定理一直以来都是高中物理考试中的热点，也是比较重要的机械能适用范围中的一点。动能定理的内容就是外力对物体所做功的代数和等于物体动能的增量，这是我们在初步接触动能定理的时候就需要理解的概念，并且老师会要求我们记住和理解其表达式：W总=1/2mv22-1/2mv12这对于用动能定理解决机械能做功的问题来说是具有重要作用的。我们在应用动能定理解决机械能相关问题的时候，只需要对物体在整个运动过程中做得总功进行考虑，并且对其初动能和末动能进行计算，并不需要考虑其运动过程中的状态变化。由于动能定理是研究物体在做功过程中的受力情况的，因此我们就必须对单个物体受的力进行分析。一般情况下，当我们遇到物体受力引起位移而不涉及加速度的这种题，就可以优先考虑运用动能定理解题，而不需要运用牛顿第二定律，这样会使得物理题在解答过程中更加简便。比如：一物体质量为m=10kg，在平行于斜面的恒定拉力F作用下沿斜面向上运动，斜面与物体间的动摩擦因数为，当物体运动到斜面中点时，去掉力F，物体刚好可运动到斜面顶端停下。设斜面倾角为，取g=10m/s2，求拉力F。在解答这个题时，我们首先的可以对物体的受力情况进行分析：

物体所受的力如上图所示，重力为mg，拉力F，斜面的支持力为N，以及受到摩擦力。然后在斜面的上半段去掉支持力F，其余地受力不变，可以设斜面的长度为S，可以根据动能定理求出物体从斜面底端运动到顶端的过程中，它的等量关系式为：，这样可以解得F=117.3N。

2 机械能守恒

机械能守恒定律是机械能在高中物理中运用的基础，我们在解答很多与做功、耗能有关的物理题时，首先就是要判断其机械能是否守恒。机械能守恒就是指物体只在重力或者弹力的作用下才会做功，在这个过程中物体的动能和势能是发生了相互转化的，但是其机械能的总量不会发生变化，因此就说其机械能是守恒的。机械能守恒的条件就是其概念中提到的，只会在重力或者弹力的作用下做功，其他力是不做功的，也就是说物体是受了其他的外力的，只是这些力都没有做功。比如：一个小球系在一根绳子上，将这根绳子没有系小球的一端固定在天花板上，然后将其从固定的高度由静止开始释放，在小球运动的过程中，不仅受到重力，它还会受到绳子对它的拉力，但是在这个过程中小球的机械能是守恒的，因为它受到的绳子的拉力，其方向是一直与其运动的方向垂直的，因此拉力就不会对小球做功。在物体受到其他外力并且外力做功的情况下，其机械能也是可能会守恒的，在这种情况下，物体机械能守恒的条件就是外力做功的代数和为0，这时也可以看做只有重力做功，因此其机械能达到守恒。

3 其他应用

机械能在高中物理中的适用范围是很广的，除了我在前面具体提到的动能定理和机械能守恒，它还在很多高中物理知识有一定的应用。其他的适用范围包括功率、功能关系、机动车的启动方式以及验证机械能守恒定律等，这些都是我们在学习高中物理知识的过程中会接触到的知识点，只是相对于前面两种我比较详细的介绍了的知识点来说其应用次数不多，但也属于重要的机械能学习范畴。我们在学习机械能相关知识的过程中，需要对不同的概念进行理解，并且熟练运用计算公式，因为机械能知识点考察的不仅是我们对概念的理解，还包括物体在不同的做功条件下适用的计算公式。我们在运用机械能解答高中物理相关题型的时候，要对题目进行完整的分析，通过其涉及到的内容使用正确地机械能概念和运算公式，要懂得将不同的机械能运用方式区别开来，并且能够灵活运用，从而开发我们的思维，掌握高中物理学习过程中的所有机械能运用形式。

4 结语

综上所述，机械能在高中物理学习过程中的适用范围是非常广的，我们在学习和运用过程中需要明确不同的机械能概念，针对具体的题进行具体分析，在学习过程中可以和同学一起讨论，增强自己对相关知识的掌握程度，从而提升自身的学习质量。

参考文献：

[1]谢淳凡.浅析高中物理机械能守恒学习技巧[J].文理导航旬刊，2017.

[2]苗毅.浅谈如何学好高中物理中的机械能守恒定律[J].教育科学：引文版，2017.endprint