谭洪艳
【内容摘要】机械能守恒定律为高中物理知识中的重点学习内容，更是难点内容，需要将相关的知识融会贯通。这一知识点比较抽象，不容易理解，所以在授课的过程中，要帮助学生提升对知识的理解，使其内化于心并学会巧用机械能守恒定律，使得对知识的应用更加灵活，提升学习的效果。因此，本文针对高中物理机械能守恒的巧用做出了详细的研究和分析，以便学生对于机械能守恒定律能够真正灵活应用。
【关键词】高中物理机械守恒巧用
机械能守恒定律的知识点，在高中教学中比较难，这一知识点只对物体的起始以及末尾状态进行了关注，对物理中间运动所产生的过程有所忽视。因此，在对动力学的相关问题进行解决的过程中，需要应用机械能守恒定律，会将原本更加抽象的知识变得简单，对于解题技巧的掌控，可以概括为：其一，明确题目所研究的对象;其二，针对物理实施相应的受力分析;其三，对系统可否有负荷机械能守恒产生进行判断;其四，对物体的开始和末尾两种不同的状态给予明确;其五，依照机械能守恒定律，将方程列出来之后求解;其六，分析最后的求解结果。
一、 单个物体的机械能守恒
物体机械能包含了物体的势能以及動能，前者还涵盖了弹性势能以及引力势能等。这里提出的理论对于学生来说，在理解方面存在较大的难度，所以对于知识的具体应用，无从下手。
单个物体在实际运动当中，如产生了平抛运动、物体下落以及圆周运动等，只有重力产生了作用，其他的力没有产生作用，说明机械能是守恒的。对于这一问题的解决，不但要对机械能是否守恒进行正确掌握，还需要对特殊的运动规律进行应用[1]。
二、 两个物体的机械能守恒
两个物体产生的机械能守恒问题，可探讨存在的两种情况。其一，两个物体的绳子为紧绷状态的过程中，运动方向和相连的绳子移动，会构建出相应的夹角，这便说明了不同的两个物体的运动速率;其二，在绳子处于紧绷状态的过程中，利用轻绳连接两个物体的运动方向，那么紧绷的两个物体在绷紧当中的任何一时刻，所产生的运动速率都是相等的。在对这一问题进行解决的过程中，需要将两个物体的速率情况进行深刻挖掘[2]。
例如：质量分别为2m和3m的两个小球固定在一根直角尺的两端A、B，直角尺的顶点O处有光滑的固定转动轴。AO、BO的长分别为2L和L。开始时直角尺的AO部分处于水平位置而B在O的正下方。让该系统由静止开始自由转动，（sin37°=0.6），不计直角尺的质量，求：
（1）当A到达最低点时，A小球的速度大小v;
（2）B球能上升的最大高度h;
（3）要使直角尺能绕转轴O顺时针方向转动，需要对该系统做功。则至少要对该系统做多少功？
对于题目的分析，要将直角尺和两小球组成的系统为对象，由于转动过程不受摩擦和介质阻力，所以该系统的机械能守恒。
（1） 过程中A、B转动的角速度始终相同，有： vA=2vB
系统的机械能守恒得：△EPA=△EKA+△EKB+△EPB
即： 2mg·2L=3mg·L+12·2m·v2+12·3m·v2B
解得 ： v=8gl11
（2）B球不可能到达O的正上方，它到达最大高度时速度一定为零，设该位置位于OA杆竖直位置向左偏了α角。如图所示（2）。
则有2mg·2Lcosα=3mg·L（1+sinα）
此式可化简为 4cosα-3sinα=3
解得 sin（53°-α）=sin37°，α=16°
（3）转动过程中系统的重力势能最大时，动能最小。要使直角尺能绕转轴O顺时针方向转动，系统应转过动能最小处。如图（3）所示。
取OA杆的初始位置为零势能参考点，则如图（3）所示处系统的重力势能威者 EP=2mg·2Lcosθ+3mg·Lsinθ
此式可化简为 EP=mgL（4cosθ+3sinθ）≤5mgL
系统的重力势能最大值 EP=5mgL
系统位于初始位置的重力势能： EPO=-3mgL
由功能观点有： W=△EP增
W=EP-EPO=8mgL
至少要对该系统做功W=8mgL
三、 多个物体的机械能守恒
单个物体以及两个物体之间存在的机械能守恒问题， 需要教师的系统引导，利用教师的引导，学生对于知识的把控会更加具体。针对多个物体之间的机械能守恒问题，需要先帮助学生对研究对象进行明确，对其受力情况分析;其次，判断机械能守恒的条件，查看是否为机械能守恒;再次，对统一的势能零点和相应的惯性参考系进行统一，综合分析运动的过程，可对物体运动的动能以及势能进行确定。最后，机械守恒定律针对相应的方程进行建立，之后计算结果。
结束语
总之，机械能守恒定律，只对物体的起始以及末尾状态进行了关注，对物理中间运动所产生的过程有所忽视。因此，在对动力学的相关问题进行解决的过程中，需要应用机械能守恒定律，会将原本更加抽象的知识变得简单。
【参考文献】
[1]刘欣.物理教学中学生自主探究能力的培养——以《机械能守恒定律》为例[J].甘肃教育，2019（17）：186.
[2]周栋梁.基于物理观念形成和发展的高中物理单元教学设计——以人教版《物理》必修2“机械能守恒定律”单元为例[J].中学物理教学参考，2019，48（13）：18-23.
（作者单位：长春市农安高级中学）
