学文网机械能守恒定律的应用篇1
关键词： 机械能守恒定律 重力势能 变力做功
机械能守恒定律是力学中重要的物理规律之一，是高中物理的重点和难点，在高考中占有相当大的比重。如果能够熟练地运用机械能守恒定律，就能够轻而易举地解决运动学中的很多问题。因此，对机械能守恒定律的正确理解和灵活运用非常有必要。
一、机械能守恒定律
二、机械能守恒的条件
机械能守恒定律的研究对象是由一个或多个物体与地球所组成的系统，重力和弹力是系统的内力。守恒的条件是系统内只有重力或者是弹力做功，而其他一切力都不做功。
机械能守恒的条件可以从以下两个方面理解：第一，物体仅仅受重力作用的影响，如在各种抛体运动中不考虑空气阻力的情况下，物体机械能守恒。第二，只有重力或弹力做功，其他外力不做功或做功的代数和为零，机械能守恒。如：某物体沿着光滑的斜面下滑，受重力和斜面支持力作用，斜面支持力不做功，物体的机械能守恒。
判定是否能守恒的方法：（1）做功判定。分析系统的受力情况，如果系统当中只有重力或者弹力做功，虽然还受其他力，但是不做功，机械能守恒。（2）能量转化。如果系统当中有势能和动能之间的相互转化，但是没有机械能和其他形式能之间的转化，那么机械能守恒。（3）对于像绳子瞬间的紧绷及物体间非弹性的碰撞等，除非题目有特别说明，其机械能不守恒。
三、机械能守恒定律的应用
运用机械能守恒定律解题一般需要按照以下五个步骤进行。
（1）确定研究对象――物体或系统。当只有重力做功时，可选取一个物体为研究对象；当物体间存在弹力做功时，则要选取这几个物体构成的系统为研究对象。
（2）判断机械能是否守恒。根据研究对象所经历的物理过程，进行受力分析，弄清各个力的做功情况，判断是否符合机械能守恒的条件。
（3）确定两个状态，选取参考平面。确定研究对象在运动过程中的初、末状态，选取恰当的参考平面，确定研究对象在初、末两个状态的机械能或确定两个状态间动能和势能的变化量。
例3.如***4所示，质量m=1kg的物体，从光滑斜面的顶端A点以v=4m/s的初速度向下滑动，在C点与弹簧接触并将弹簧压缩到B点时的速度为零，已知从A到B的竖直高度h=1m，求弹簧的弹力对物体所做的功。
解析：本题为变力做功的问题。由于斜面光滑，因此机械能守恒，但弹簧的弹力是变力，弹力对物体做负功，弹簧的弹性势能增加，且弹力做的功的数值与弹性势能的增加量相等。取B点所在水平面为参考平面，则有：
从以上三个实例，我们可以看出机械能守恒定律只涉及运动的起始和终了状态，而不涉及中间过程的细节，所以当守恒条件得到满足时，机械能守恒定律适用于求解变力做功、曲线运动等用纯粹的力的观念难以解决的问题，也适用于不涉及时间、加速度等过程量的某些问题，避开较复杂的力做功问题。机械能守恒定律为解决力学问题开辟了一条新的思路，也是解决力学问题的一条捷径。
参考文献：
[1]张国强.一道题玩转系统机械能守恒定律[J].中学物理教学参考，2015（16）.
机械能守恒定律的应用篇2
关键词： 问题导学法 机械能守恒定律教学 应用
“学起于思，思源于疑”，“问题导学法”又称“设问教学法”，它是通过创设特定的问题情境，引导学生在解决面临的学习问题中，主动获取和运用知识、技能，发展其学习主动性和自主学习能力的课堂教学方法。课堂教学作为学校教育教学的中心环节和最基本的组织形式，是形成教学质量，达成教学目标的主要途径。学生不应是被动的、消极的知识的接受者，而应是主动的、积极的知识的探索者。因此，“问题导学法”在课堂教学中的过程应以问题为主线，从提出问题、分析问题到问题的解决与应用，逐步达到教学目标。在此过程中教师应充分体现其引导的作用，使学生真正成为活动的主体，使学生多动口、动脑、动手，提高课堂效率，做到事半功倍。
一、分析教材内容，选择合适教学方法
机械能守恒定律这节课内容主要是针对机械能守恒的理论推导和应用部分，大致分四步走：第一步，定性理解动能和势能之间可以相互转化；第二步，理论推导机械能守恒定律；第三步，通过实例分析机械能守恒定律的内容和条件；第四步，机械能守恒定律的应用。本节内容由定性分析动能和势能的相互转化，到结合自由落体运动过程作理论推导，然后总结出定律，阐释机械能守恒的实质，最后是实际应用，符合由特殊到一般的认识规律。在探究、推理过程中，有利于培养学生的演绎推理能力、分析归纳能力和探索发现能力，有利于学生领悟物理学研究方法和提高创造性思维能力。教材的内容结构能较好地突出理论与实践的统一，使学生明白物理规律既可以直接从实验得出，又可以用已知规律从理论上导出。
因此，这节课的教学比较适宜采用问题导学法：首先，从生活实例启发学生发现问题，了解问题的实质；其次，通过实验分析再联系已学知识解决问题；最后，利用规律解决相关问题。以教师指导下的学生活动为主，使学生真正成为学习的主体，通过大量实例分析使学生更好理解地机械能守恒定律的条件，这样就在不知不觉中突破了难点。在细节处理上也可以利用层层设问较好地完成教学目标。例如：在引导学生利用自由落体运动推导机械能守恒的过程中，进行三步设问：1.用动能定理研究AB段运动得到什么方程？2.根据重力做功和重力势能的关系研究AB段运动得到什么方程？3.联立两个方程，从能量转化的角度得到什么结论？这样，学生就在教师的步步引导下得出了机械能守恒的结论。
二、问题导学法的教学过程
机械能守恒定律的教学过程可细分为8个环节：复习提问、导入新课提出问题分析问题得出结论知识深化应用举例练习巩固，问题导学法贯穿于整个教学过程，如***1所示。
1.复习提问、导入新课
在引入环节通过复习提问和***片展示、视频播放分析生活实例，为导入问题做准备。
（1）复习提问：①动能定理的内容是什么？重力做功与重力势能变化的关系是什么？②机械能的定义是什么？
（2）多媒体展示***片和视频（瀑布、荡秋千、过山车、撑竿跳高，等等），让学生分析这些运动过程中的共同特点，即动能和势能之间可以互相转化。
2.提出问题
如何创设问题情境是问题导学法的一个关键。通俗地讲，问题就是要求学生回答或解释的那些尚待解决或学生弄不明白的事。“问题”应该来源于学生的阅读、讨论、练习、实验等学习实践活动中，来源于学生认识的局限、思维的冲突、方法的错误、对象的模糊、观念的差异，等等方面。本节课通过实际生活实例分析动能和势能之间可以相互转化，从而提出问题：动能与势能的转化过程中可能满足什么样的定量规律？
3.分析问题
问题提出之后，接下来进行问题分析。问题分析时通过定性和定量逐步深入分析。
（1）通过实验定性分析
实验一：钢球用细绳悬起，请一个同学上来靠近，将钢球拉到同学鼻子处释放，让学生观察钢球摆回时同学的反应，钢球是否会撞到该同学以及原因，并分析出哪个过程是动能向重力势能转化，哪个过程是重力势能向动能转化。
猜想：动能与势能的转化过程中其总和保持不变。
（2）通过理论推导定量分析
在理论推导定量分析时，采用了另一种教学方法――对比教学法，如***2所示。通过层层设问，在教师的引导下，学生利用已学知识动能定理对三种运动模型进行对比分析，总结出物理规律，使学生充分理解机械能守恒定律的内容及条件。
模型一：自由落体运动是重力势能向动能的转化过程，我们应用学过的动能定理和重力做功与重力势能的关系等知识，可推导证明在这个过程中机械能守恒。
如***3所示，设一个质量为m的物体自由下落，经过高为h的A点（初位置）时速度为V。下落到高度为h的B点（末位置）时速度为V，
问题1：用动能定理研究AB运动段得到什么方程？
问题2：根据重力做功和重力势能的关系研究AB运动段得到什么方程？
问题3：联立两个方程，从能量转化的角度得到什么结论？
解析：在自由落体运动中，物体只受重力G=mg的作用，重力做正功。设重力所做的功为W，则由动能定理可得：
W=mV-mV①
①式表示，重力所做的功等于动能的增加。
另一方面，由重力做功与重力势能的关系知道：
W=mgh-mgh②
②式表示，重力所做的功等于重力势能的减少。由①式和②式可得：
mV-mV=mgh-mgh③
由③式可知，在自由落体运动中，重力做了多少功，就有多少重力势能转化为等量的动能。
通过对③式移项后可得：
mV+mgh=mV+mgh或写成E+E=E+E④
④式表明，在自由落体运动中，动能和重力势能之和即总机械能保持不变。
模型二：如果物体下落时空气阻力不可忽略，上述过程则有：
问题1：用动能定理研究AB段得到什么方程？
问题2：根据重力做功和重力势能的关系研究AB运动段得到什么方程？
问题3：联立两个方程，从能量转化的角度得到什么结论？
解析：由动能定理可得
W-W=mV-mV⑤
⑤式表示，重力和阻力的所做的功等于动能的增加。
另一方面，由重力做功与重力势能的关系知道：
W=mgh-mgh⑥
⑥式表示，重力所做的功等于重力势能的减少。由⑤式和⑥式可得：
mV-mV=mgh-mgh-W⑦
由⑦式可知，重力势能减少量大于动能增加量，表明机械能的总量减少，减少的机械能转化为其他形式的能，机械能不守恒。
模型三：斜抛运动，从高为h的塔上以速率v将一小球斜向上抛出，落地时速度为V，不计阻力。如***4所示，上述过程则有：
问题1：用动能定理研究CD段得到什么方程？
问题2：根据重力做功和重力势能的关系研究AB运动段得到什么方程？
问题3：联立两个方程，从能量转化的角度得到什么结论？
mV+mgh=mV+mgh⑧
由⑧式可知在斜抛运动中，动能和重力势能之和即总机械能保持不变。
通过以上三种运动模型总结得出：在只有重力做功的情况下，不论物体做直线运动还是曲线运动（如竖直上抛运动、平抛等），物体的机械能总量保持不变。
4.归纳总结，得出结论
（1）机械能守恒定律
内容：在只有重力做功的情况下，物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变。
适用条件：只有重力做功。
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先***安装 原版全文
（2）机械能守恒定律适用条件拓展
播放多媒体动画：在光滑的水平面上，放开一根被压缩的弹簧，弹簧把跟它接触的小球弹出去。通过提问引导学生分析出：一、弹簧的弹性势能转化为小球的动能。二、在弹性势能和动能的相互转化中，如果只有弹力做功，动能和弹性势能之和保持不变，即机械能守恒。
所以机械能守恒的适用条件还有：在只有弹力做功的情形下，系统（弹簧和物体）的机械能也守恒。
我们进一步归纳出机械能守恒定律的内容：在只有重力或弹力做功的情况下，系统的动能和重力势能或弹性势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变。
5.知识深化
举出生活实例，通过教师引导，学生***思考，判断物体在运动过程中是否满足机械能守恒，进一步加强对机械能守恒条件的理解，突破本节课重难点。实例如下：
a.跳伞员带着张开的降落伞在空气中匀速下降
b.抛出的手榴弹或标***做斜抛运动（忽略空气阻力）
c.拉着一个物体沿着光滑的斜面匀速上升
d.物体沿光滑曲面自由下滑
6.应用举例
应用举例要有针对性，抓住机械能守恒定律的基本思想和解题方法。要抓住典型性、灵活性、多解性的典型问题，特别是对具有典型性和多解性的题目，尽量做到一题多解、一题多变、多题归一、触类旁通、举一反三，通过这样的思维聚合训练，能够脱离题海，达到事半功倍的效果。
比如例题：一物体从光滑斜面顶端由静止开始滑下，斜面高1m，长2m。不计空气阻力，物体滑到斜面底端的速度是多大？拓展：若上题中把斜面改为光滑曲面，结果又会怎样？
通过牛顿力学知识和机械能守恒定律两种方法对比解题，总结出机械能守恒定律解题步骤、特点和优势。另外再通过精选练习题，重视理论联系实际，努力尝试解决新情景问题，提高学生的知识和方法迁移能力。
7.课堂小结及巩固训练
通过设问引导学生对本节课主要知识点进行归纳总结，如机械能守恒定律的内容、机械能守恒的条件和应用机械能守恒定律的基本思路，完善学生的知识结构，培养学生整理归纳的能力。教师精选练习题，让学生进行针对性训练，比如在完成机械能守恒定律的新课教学后，再通过习题课对机械能守恒的练习题进行分类型训练：1.机械能守恒条件的判断；2.单个物体机械能守恒的简单计算；3.机械能守恒与圆周运动的结合；4.匀质连续体中的机械能守恒；5.多个物体组成的系统机械能守恒，等等。让学生通过一定量的练习，对题型进行分类归纳，总结所用的知识点、解决问题的思路和物理模型，实现由知识向能力的转化，使学生的思维得到有效的锻炼和发展。
8.布置作业
在课堂教学尾声阶段，即是布置作业。教师可选择少而精的作业题，如本节课后练习第4、5题交给学生去解决，去巩固提高，去体会“渔鱼”之乐。
三、问题导学法在机械能守恒定律中的应用总结
问题导学的教学模式从培养学生能力出发来组织教学过程，它不是由教师先讲，而是让学生在问题导引下先进行自学和探索，然后教师再进行评述性讲解。这就把以教为重心转移到以学为重心，把单纯传授知识转移到打好基础，发展智力，培养能力的轨道上来。在机械能守恒定律教学中，我从分析生活实例入手，以问题为主线，层层设问，使学生在教师引导下，分析实验现象，并且根据相关知识完成机械能守恒定律的推导。通过机械能守恒定律课堂教学实践证明：用“问题导学法”教学，体现了教师的主导地位，发挥了学生的主体作用。教师的主导作用表现为教师是教学的组织者、参与者和引导者，创设能吸引学生主动参与的教学环境，为营造自主探究、交流合作的学习气氛。学生的主体作用表现为：学生自主分析、解决问题，激发了学习兴趣，培养了自主学习和自主探究的能力，有利于扩大学生视野，开发智力，培养分析、归纳、解决物理学习中的实际问题的能力，势必对学生的终身学习起到重大影响，也利于学生适应将来的学习型社会。这摈弃了传统教育思想，把知识看作一种教育结果，主要向学生传授知识，关心传授了多少知识；而是采用现代教育思想，把知识看作一种过程，除了关心传授的知识的量外，还关心获得知识的过程，更强调学习自主能力的培养过程。
四、结语
物理作为一门自然学科，它可以把课内知识与课外知识融为一体，采用问题导学法，让学生始终带着问题去学习，带着问题去探究，在开放的学习过程中发现、分析、解决问题，体会物理与自然社会的联系。这为学生的创造、物理知识的应用创造了广阔的空间。问题导学式教学法只是众多教学方法中的一种，在课堂教学中应根据具体情况灵活选择教学方法，甚至综合应用多种教学方法，如本节课虽以问题教学法为主，但也融入了对比法、启发式教学法，等等。
参考文献：
［1］广东基础教育课程资源研究开发中心物理教材编写组.物理教学用书［M］.广东教育出版社，2004，12，1.
［2］高中数学教学中的问题导学法探究［J］.沙棘（科教纵横），2010，10.
机械能守恒定律的应用篇3
物理学中的守恒定律有很多，如 “机械能守恒定律”“动量守恒定律” “角动量守恒定律” “电荷守恒定律”“能量守恒定律” 等等，机械能守恒定律是学生在对动能和势能有一个初步认识之后提出来的，在高中物理的能量学习中占比较重要的地位.运用机械能守恒定律解答相关的问题，这一内容在整个高中力学中起着承前启后的作用，在物理学理论和应用方面十分重要，不同运动形式的转化和守恒的思想能指引我们揭露自然规律、取得丰硕成果.但这种思想和有关的概念、规律，由于其抽象性强，学生不易理解、掌握.学生要真正的掌握和灵活运用还是很困难，因此需要先学习比较简单的机械能守恒定律，然后再一步步深入.力学中的许多问题中，我们也不难发现用机械能守恒定律去解决要比用牛顿运动定律去解决简捷得多.当然在应用时必须注意是否满足机械能守恒的条件.
2 机械能守恒定律的各种表述和对其条件的种种论述
学习机械能守恒定律时，有些同学不明白机械能守恒的条件究竟是什么，应用时模模糊糊，常出错误.因此搞清机械能守恒定律的条件是至关重要.而对于机械能守恒定律的条件，通过查阅资料，发现在不同的资料中，不同编者的著述中对质点系机械能守恒定律条件的阐述却不尽相同.
2.1 大学教材中的表述和高中教材的表述有出入
在高等教材中如程守洙、江之永所著《普通物理学》（第5版）对系统机械能守恒定律的描述为：“如果一个系统内只有保守力做功，其他内力和外力不做功，或者它们的总功为零，则系统内各物体的动能和势能可以相互转化，但机械能的总值不变.”另外漆安慎、杜蝉英所著《力学》的描述为：“在一过程中若外非保守力不做功，又每一对内非保守力不做功，则质点系机械能守恒.”
而普通高中课程标准实验教科书《物理》必修2中机械能守恒定律一课中则表述为：“在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和势能可以相互转化，而总的机械能保持不变，这叫做机械能守恒定律.”
对比后不难发现高中课本上和一些资料上把势能局限于重力势能、弹性势能，是局限在力学与电磁学不衔接的教学阶段上，在讲授机械能守恒定律时学生还没学到电磁力，就把机械能中的势能略去了电场势能.事实上，就势能的定义看，所有形式的势能都是保守力场能量形式，势能就是机械能的一种，由位置差别而引起的能量储存，位置变化就是典型的机械运动，怎么能不算是机械能.不单静电场势能是机械能，其实分子运动论和核物理中的势能也是机械能.因此机械能守恒条件的更严格的说法应为“系统所受外力和系统内部的非保守力不做功”但这一表述对高中生来说很难理解.因此在教授时只要让学生知道势能并不仅仅只有重力势能和弹性势能两个就可以了.
2.2 机械能守恒定律中条件的范围
我们也不难发现在某些参考资料中，把机械能守恒的条件可扩展为：“如果除重力和弹力做功外，还有其他力对物体做功，但这些功的代数和为零，则物体的机械能守恒.” 如程守洙、江之永所著《普通物理学》（第5版）对系统机械能守恒定律的描述为：“如果一个系统内只有保守力做功，其他内力和外力不做功，或者它们的总功为零，则系统内各物体的动能和势能可以相互转化，但机械能的总值不变.”等等.也就是说，它的条件扩展了，那么在高中教学中到底要不要讲这个扩展条件呢？
当然，事先得明确一点，从做功的角度和物理守恒思想看，除了系统内重力或弹力做功外，其他外力不做功，如果其他外力做功的代数和为零，机械能也是不守恒的，因为其他外力做功的代数和虽然为零， 说明外力还是做了功. 如在海水中以最大速度匀速行驶的轮船，牵引力对轮船做功，轮船的机械能增加，但轮船又要克服水的阻力做功，消耗机械能，只是系统内物体机械能的增加等于系统内能减少，不是守恒的意义.其次根据能量的转化判断.对于一个物体或系统，不能认为“总量不变”即“守恒”，在某一物理过程中.如果系统与外界之间有其他形式的能与机械能的相互转化.即使系统机械能总量保持不变，其机械能也是不守恒的，如在水平公路上以最大速度匀速行驶的汽车虽然机械能总量保持不变，但系统内有其他形式的能（内能或电能）转化为系统的机械能，系统又克服外界做功将机械能转化成其他形式的能.总量虽然不变，但不是机械能守恒的意义.分析是否只存在动能和重力势能（弹性势能）的相互转化.如果只存在动能和重力势能（弹性势能）的相互转化，而不存在机械能和其他形式的能量的转化，则机械能守恒.
3 机械能守恒定律教学中存在的问题及优化教学
机械能守恒定律看似只有一句话，但是要真正让学生掌握还有一定的困难，学生在学习的过程中也会有一些地方模糊不清，出现理解偏差甚至错误，而对其正确理解是运用这一定律解题的前提，接下来，我将从以下几点谈谈我的看法并给出相应的策略对教学过程进行优化.
首先，机械能守恒是对系统而言的，而不是对单个物体.如：地球和物体、物体和弹簧等.但是往往学生会忽视“系统”这两个字而单单认为只有一个物体或一个质点机械能守恒，显然是不严谨的，常常导致我们对机械能问题无法做出正确的分析.因此在教学过程中要强调系统两个字，也可以通过习题加深学生的理解，如：
例题1 如***1所示，在水平面上竖直放置一轻质弹簧，有一物体在它的正上方自由落下，在物体压缩弹簧到速度减为零.以下说法正确的是
A.小球在碰到弹簧前机械能守恒
B.碰到弹簧后小球的动能一直减小
C.整个过程中小球的机械能不变
D.小球和弹簧组成的系统机械能守恒
第二，机械能守恒应该指的是物体运动的整个过程，但学生往往只局限地认为只有在初末两个位置机械能守恒，对中间过程没有多大印象.对此，我觉得可以在证明机械能守恒时强调运动过程中选取的两点是任意的，也可以通过多过程习题加深学生的理解.
第三，对于机械能守恒条件的认识，有些资料会将机械能守恒条件扩展.“如果除重力和弹力做功外，还有其他力对物体做功，但这些功的代数和为零，则物体的机械能守恒.”（在前面.机械能守恒定律中条件的范围中已有说明）.我们在教学的过程中，也往往将这个扩展条件补充进去进行讲解，个人认为，在讲授的过程中应当让学生明确如果有其它力参与做功而这些功的代数和为零时，只是机械能不变而非真正的机械能守恒.我们之所以有时将它拓展是为了后续我们如果碰到机械能不变的题目，可以用机械能守恒的式子来解题.但应当注意，这时系统并不封闭，存在着系统内的物体跟外界系统的能量交换.只是系统内物体机械能的减少等于外界对物体做功使系统增加的机械能.
第四，对于系统机械能守恒，要适当选取参照系，因为一个力学系统的机械能是否守恒与参照系的选取是有关的.而学生在解题的过程中往往忽视参照系的选取就直接解题，然后出现很多问题.可以通过例题加深理解.
例题2 如***2桌面高为h，质量为m的小球从离桌面高H处自由下落，不计空气阻力，假设桌面处的重力势能为零，则小球落到地面前瞬间的机械能是
A.mgh B.mgH
机械能守恒定律的应用篇4
关键词： 高中物理力学 机械能 能量守恒 教学方法
高中物理力学中涉及两个守恒定律，即动量守恒定律和能量守恒定律，其中能量守恒主要指机械能守恒，是指在只有重力做功的条件下，物体的动能和势能相互转化，系统的总机械能保持不变。一旦掌握这个守恒定律，对物理概念和物理规律的理解就能更进一步。
守恒方法虽有万千妙用，但对于刚刚接触它的高中生来讲，如何让他们接受并理解甚至很好地去运用这个守恒方法去解题，难言轻松，对教师的教学方式和方法也有很高的要求。那么，在进行该类问题的教学时应注意哪些问题呢？关于守恒问题是否有规律可循呢？本文就是结合近年各地高考中相关考查题型，对能量守恒的所有题型从不同角度进行分类解析，发现其中的特点与规律，并就每一类题型要如何高效进行教学作简要分析。
一、高中物理能量守恒的教学
1.指导学生通过功能关系理解能量含义。
高中教材中关于能量的内容有以下几个方面：力学中的机械能（包括动能和势能）；分子运动理论中物体的内能（包括分子动能和分子势能）；电场中的电势能；电路中的电能及电磁振荡中的电场能和磁场能，等等。这些知识学生很容易说出来，但让他们讲出每一种能量的含义来，就很困难了。对此可从两个方面引导学生理解能量：（1）对能量我们只研究某一状态的能量值和某一过程的能量变化，对于能量值的确定有的有计算公式，比如动能、势能等。（2）教材中没有计算公式的有关能量，比如：内能、磁场能等。对于这些能量，有很多教师采取讲解的方法，可通过讨论让学生想出来可以进行转化的能量，然后可组织学生讨论归纳出各种形式的能量发生变化时对应的力做功的情况，通过比较、归纳就可以接受这样一个原理：功是能转化的量度。抓住这一线索理解能量含义、处理能量问题是很方便的。对有些能量值的求解，可以通过做功实现，而对于一些变力做功，也可以通过能量转化进行解答。教师要让学生清楚，做功和能量变化是密不可分的，应该让学生牢牢记住功能关系，熟练掌握功能原理。
2.善于类比，加强学生对概念的理解。
在学习分子势能变化和电势能变化的知识点时，因为学生对两种能量只是有表面的、粗浅的了解，教材中也没有给出计算变化量的公式，所以对这两种能量难以理解和掌握。对此，可采用类比的方法，将分子势能变化和分子力做功的关系、电势能的变化和电场力做功的关系类比成重力势能变化和重力做功的关系：重力做多少正功，重力势能就减少多少，重力做多少负功，重力势能就增加多少，即EP=－WG。而分子力做功同样能引起分子势能的变化，电场力做功也引起电势能的变化，二者量值相等，从而也能充分体现出功能关系。另外对机械能的变化，可指导学生从机械能守恒条件为突破口进行思考：如果一个系统除重力外有其他力做功，那么机械能会如何变化？学生就可以通过类比、推理得出机械能不守恒的结论，而且其他力做多少正功，机械能就增加多少；做多少负功，机械能就减少多少，也体现了功能关系。在物理概念、规律的理解上，类比方法是常见的，教学中教师指导学生学会运用这种方法，往往能达到较好的理解效果。
3.能量守恒定律不能忽视。
能量守恒定律是自然界最普遍的规律之一，它对各种能量的转化和守恒都是适用的。但学生解题时，这条具有普遍适用意义的重要定律却往往容易被忽视。主要表现为两个方面，一是想不起运用能量守恒定律，二是误用。学生在实际应用中对有些能量的损失分析不出，比如物体碰撞过程中，机械能的损失、电磁振荡现象中的电磁辐射能的损失，等等。有些学生经常把光滑无摩擦、无电阻热损耗作为能量的守恒条件，将电磁问题当做能量守恒来处理。
其实这与教师在教学中的引导有直接关系。在电磁振荡的教学中，重点分析的是振荡过程中的能量的转化，却忽视了电磁辐射的能量损失，即出现了“重感应，轻辐射”的教学弊端，这是应该引以为戒的。教师在教学中应指导学生从特殊情况中跳出来，重视教材的连贯性和知识点的内在联系，用联系、开放的观点分析问题，全方位理解各物理现象中的能量问题。
二、高考中能量守恒问题分类分析
机械能守恒试题可以分为单体研究问题和多体问题，其中单个物体的机械能守恒过于简单和单一，高考题中基本不会出现，而以考查多个物体组成的系统的机械能守恒问题为主。当研究一个问题涉及的不是一个物体而是两个或两个以上的物体时，应具有整体意识，将不同的物体组成系统，这样往往会化繁为简，化难为易。机械能守恒律适用于系统:当组成系统的各个物体之间只有动能和势能之间的转化，没有机械能与其他形式的能量之间的转化时，则系统的机械能守恒。
三、结论
从上述论述我们可以看出，高中物理关于机械能守恒与动量守恒的问题是有规律可循的：机械能守恒问题可以按模型进行分类，在机械能守恒的教学时，应向学生灌输模型概念，每种模型问题均有对应的解题方法方法和技巧，如滑槽模型问题中只要认清物体的运动过程，挖掘出物体运动到最高点或最低点时速度相同的隐含条件就可轻松解题；关于动量守恒的教学虽然依然可以分模型进行讨论，如典型的碰撞模型，滑块模型等，但各模型问题间无本质区别，只要向学生阐述明白动量守恒的条件及守恒的物理过程就可。教学时应注意启动学生的思维，首先要使学生对问题所表述的物理情境有一个完整的清晰的认识，接着将问题表述的总物理过程分解成若干个子过程，每个过程是否遵循动量守恒定律，最后分清已知量和待求量。这样，学生的思维得到了有效启发，动量守恒问题的教学也达到了水到渠成的效果。
参考文献：
［1］徐高本.机械能守恒显神通［J］.数理天地高中版，2004（12）.
［2］朱欣.典型机械能守恒问题分类解析［J］.中学理科，2005（09）.
［3］肖立.例析三类系统机械能守恒习题［J］.数理化学系高中版，2007（09）.
机械能守恒定律的应用篇5
当前高中物理的教学现状不容乐观，在机械能守恒定律应用方面也存在着显著地不足，很多高中生面对高考的压力，再加上对物理没有兴趣，对机械能守恒定律的应用掌握的也不牢靠，为了提升高中生学习物理的积极性，帮助学生掌握高中物理机械能守恒定律应用问题的解题策略，广大高中物理工作者努力探索，不断创新，寻求解决之道.
本文主要结合笔者多年的一线教学经验，以人教版高中物理为例，结合相关文献资料，首先阐述了高中物理中机械能守恒定律问题解题的几个关键点，并且对机械能守恒定律的问题的解题技巧和方法进行探讨，提出了几点自己的看法，旨在提升高中生分析和解决高中物理问题的能力，供广大同仁学习借鉴.
1 高中物理机械能守恒定律问题的解题关键点
1.1 机械能守恒是对系统而言
系统一般认为是指两个或者两个以上相互作用的物体组合而成.我们都知道，机械能包含动能和势能，其中势能包括重力势能和弹性势能，势能是属于系统的势能，不是只属于某个物体的，即重力势能属于地球和物体组成的系统，而弹性势能是属于弹性物体组成的系统.我们习惯说机械能是某个物体，其实是不严谨的，这样的误解经常使得我们无法正确解析这类问题.
1.2 机械能守恒定律遵循一定的限制条件
所谓机械能守恒是指系统的总势能和动能之和保持不变.我们可以功和能的角度来分析系统是否机械能守恒.
（1）系统做功来看，系统内只有重力和弹力做功，系统里没有外力做功，或者系统内部的力做功之和等于零，这时我们可以认为系统的机械能保持不变.
（2）能量角度来看，系统里如果只有势能和动能之间发生转化，不存在其他形式的能量参与转化，再者这个系统与外界不存在能量交换，我们就说这个系统机械能保持不变.
1.3 掌握机械能守恒的几个关键表达式
（1）如果初始和最终状态的机械能分别为E1和E2，那么就有E1=E2，如果展开写，就是Ek1+Ep1=Ek2+Ep2.
（2）系统机械能守恒，也就是说系统的势能变化量和系统的动能变化量相等，即势能减少量等于动能增加量，相同的道理，势能的增加量等于动能减少量.
（3）如果系统除了地球以外，如果有两个物体1和2，则1减少的机械能和2增加的机械能相等，也就是ΔE1减=ΔE2增.
以上三个表达式，我们需要注意的是，我们在运用表达式（1）时要考虑重力势能的参考面，对于表达式（2）和（3），我们就可以不用规定重力势能的零势能面.
1.4 研究对象要选取合理
我们在使用机械能守恒定律时，首先要确定好研究对象，在一个系统中有多个物体和多个运动过程时，我们要根据解题方便，选取合适的被研究对象作为系统，对研究对象进行受力分析，以及研究其做功对系统的影响情况，进而运用机械能守恒定律解决问题.
1.5 零势能面的巧取
虽然零势能面的选取是任意的，但是选取合适的零势能面对研究问题的难易程度却不同.而且我们在研究同一个系统时，要选取同一个零势能面，零势能面的选取要基于方便的前提，对于一般情况，我们选取最低点作为零势能面.
1.6 始末状态的确定，要做到动能和势能的统一
我们在应用机械能守恒定律时，只要考虑物体的始末运动状态，不用考虑其运动过程，我们分别求出物体开始状态的机械能总和和最终状态的机械能总和，最后列出等式即可.在机械能守恒定律运用过程中，不会涉及到时间和加速度等，比牛顿定律处理问题要简单的多，可以简化解题步骤，避免了直接运用牛顿定律解题的繁琐和困难.
2 高中物理机械能守恒定律问题的解题策略
高中物理机械能守恒定律问题包含单个物体（单个物体和地球组成系统）和系统的机械能守恒这两大类问题.
2.1 单个物体的机械守恒问题解题策略
这类问题主要包括阻力不计的抛体类、固定的光滑斜面类、固定的光滑圆弧类以及悬点固定的摆动类这四类题型.
下面笔者以阻力不计的抛体类和固定的光滑圆弧类这两类问题为例进行阐述单个物体机械能守恒问题的解题策略.
（1）固定的光滑圆弧类问题解析
这类题型主要有竖直上抛，竖直下抛，斜上抛，斜下抛以及平抛等，如果物体在空气中运动是空气阻力忽略不计，那么物体在运动过程中就是受到重力的作用，也就是在这一过程中只有重力做功，这样可以实现重力势能和动能的转化，所以，此时该物体机械能守恒.
例1 在高度为h处以初速度为v0斜向上抛出（***1），在空中所受的阻力忽略不计，求球落地后的速度.
通过分析，这题如果采用牛顿定律也可以解决，但是过程较为复杂，因此我们采用机械能守恒定律来解题.首先，我们选取地面为零势能面，那么物体抛出时和落地时机械能相等，列出等式如下：
（2）固定的光滑圆弧类问题解析
这类问题中，物体在固定的光滑斜面上运动时，不受摩擦阻力的作用，受到重力作用和斜面对物体的支持力作用，支持力与物体的运动方向垂直，不对物体做功，所以，当只有物体重力做功时，物体的机械能保持不变.
例2 一个物体以初速度v0冲上一个固定在地面的光滑斜面（***2），求物体在斜面上的最大运动距离？
我们通过分析.发现物体在运动过程中受到重力和斜面的支持力，支持力对物体不做功，只有重力对物体做功，也就是说物体只有势能和动能之间的转化，我们选择地面为零势
能面，根据物体在地面和斜面最高点时的机械能保持不变.可以列出以下方程
通过以上两个题目的解析，我们不难发现，由于地球的动能和势能变化几乎为零，所以我们只需要对单个物体进行研究，单个物体在只有重力做功的条件下，重力势能和动能进行等量转化，才可以运用机械能守恒定律，而且我们要在解题过程中选取零势能面，一般选取地面为零势面.只有抓住了这两个关键点，此类题型就迎刃而解了，这也是解决这类题目的解题策略.
2.2 系统机械能守恒问题解题策略
系统机械能守恒问题比较复杂，包含的方面也比较多，一般包括轻绳连体类、轻杆连体类、在水平面上可以自由移动的光滑圆弧类以及悬点在水平面上可以自由移动的摆动类这四大类问题.
下面笔者以轻绳连体类和在水平面上可以自由移动的光滑圆弧类这两类问题为例进行阐述系统机械能守恒问题的解题策略.
（1）轻绳连体类问题解析
这类题型，在系统中除了重力做功以外，其他外力和内力都不做功或者做功而拉力只是使系统内部的机械能在相互作用的两个物体之间进行等量的转换，并没有其它形式的能参与机械能的转换，系统和外界也没有能量转化，因此，我们可以认为该系统的机械能守恒.
例3 如***3所示，在一个倾角为θ的光滑斜面上，质量为M的物体和质量为m的两个物体通过一根跨过定滑轮的细绳相连一起，两个物体一开始都处于静止的状态，此时，m与地面的高度是h，试问m落地时速度是多少？
通过分析，我们可以看出在M、m和细绳所构成的系统中，有来自外界的四个力的作用.它们分别是M所受的重力Mg，m所受的重力mg，斜面对M的支持力N，滑轮对细绳的作用力F.由于M和m的重力做功不会改变系统的机械能，支持力N由于是垂直于斜面，在物体的位移方向上没有分力，对于系统而言，它不做功.通过综合分析，我们发现该系统满足机械能守恒定律，其内部作用力F做功只是系统的机械能在内部进行等量的转化，不会改变整个系统的机械能总量，所以我们可以认为该系统机械能守恒.
在系统的能量转化过程中，M重力势能和动能都在增加，m的重力势能在减少，动能在增加，根据系统的机械能增加量等于系统机械能减少量，列出等式如下
在这类问题中，我们还需要注意的一点就是，两个物体的速度关系需要通过物体之间细绳连物体的速度关系来确定.
机械能守恒定律的应用篇6
【关键词】能量守恒；高中；物理；教学；应用
在自然界之中，能量守恒定律被人类发现之后，成为了解决现实问题的重要定律和依据，也极大地推动了社会文明的进步和发展。在高中物理教学之中，将能量守恒定律应用于教学实践，使学生更好地理解和把握能量守恒定律。
一、能量守恒定律在高中物理教学中应用的注意内容
1.选择适宜的研究对象
在高中物理教学内容中，能量守恒定律应用于现实问题的解决还相对简单，例如：将能量守恒定律应用于物体和地球现实问题、弹簧与物体之间的问题等，在运用能量守恒定律进行这些现实问题解决的过程中，要选择适宜的研究对象。
2.必须要以判定能量守恒的条件为前提
能量守恒定律适用于极其宽泛的范畴，它不仅可以应用于单个物体之中，而且还可以应用于整个系统之中，因而要注意能量守恒定律适用的成立条件。如果是以单个物体为对象，则只有在重力或弹力做功的前提下，才能适用能量守恒；而如果以整个系统为对象，则只有在内部动能与重力势能之间的转换的条件下，才能适用能量守恒。
3.注意以功能关系为切入点
高中物理的学多涉及能量，如：电场能、分子运动内能、电能等，对于可以运用公式进行计算的能量，则直接导入公式即可；而对于无法运用公式进行能量计算的，则可以寻找其功能关系加以转换，学生通过学习和总结，获悉不同能量变化状态下力的做功状态，增进对功能关系的理解和辨析，从而轻松自如地运用能量守恒定律解决现实问题。
二、能量守恒定律在高中物理教学中的应用例题分析
例1：在一个表面粗糙的斜面之上，一个物体由顶端呈匀速下滑的状态落至底端，则其能量变化状态可以表现为
（ ）
A.该物体的重力势能全部转化为动能；
B.该物体的重力势能和动能呈相反趋势，即重力势能减少而动能增加；
C.该物体的部分机械能转化为内能；
D.该物体的全部机械能转化为内能。
例题分析：例题中有已知条件为：匀速、下滑，可以由这两个已知条件获悉：物体的匀速状态下则动能是不会发生变化的；物体的下滑状态则表示势能在不断减小且没有发生转化。根据能量守恒定律，减少的势能必然要转化为其他形式的能，而由粗糙的表面可以得悉物体与之必然会产生摩擦生热的现象，也即减少的势能会转化为内化。因而可以得知：C为正确的答案。
例2：在一个水平光滑的平面之上，放置了一个静止的钢板，钢板的质量为2m、厚度为2d，一颗质量为m的子弹以垂直的角度射击钢板，并刚好击穿。如果将这块钢板分割为厚度为d、质量为m的相同煽椋并使之保持一定的距离，当子弹在同样的速度之下垂直射击第一块钢板，并射穿进入到第二块钢板时，嵌入钢板的深度为多少？假设钢板对于子弹的阻力保持不变，两块分割的钢板不会出现碰撞现象，且对重力忽略不计。
例3：如下说法之中，关于能量的说法正确的为（ ）
A.砂轮磨刀是将内能转化为动能；
B.当陨石进入到大气层之中成为流星时，其能量转换表现为：内能转化为机械能；
C.当烧壶中的水沸腾之时，壶盖会上下跳动，这是由于水的势能转化为了动能；
D.当给轮胎打气时，打气筒会出现发热现象，这是由于出现了机械能转化为内能的缘故。
例题解析：这是利用能量守恒定律进行现实问题的解决，具体分析如下：砂轮进行磨刀，是一种克服摩擦力做功的过程，期间是机械能转化为内能的过程，而不是内能转化为动能；陨石进入到大气层之中，需要克服摩擦力做功，机械能损耗，导致内能增加，产生发光发热的现象；烧壶煮水会沸腾，液体的水会变为汽态的水蒸气，水蒸气产生的内能转化为机械能；给轮胎打气的过程中，是对气体进行压缩做功，即由机械能转化为内能。因此，上述运用能量守恒定律，进行现实问题的解决之中，D答案为正确的选择。
三、结束语
综上所述，能量守恒是一种常见的、普遍性的定律，它通过对状态和过程的确定，保持能量的恒定。在高中物理教学中应用能量守恒定律，需要把握注意内容，使学生能够运用能量守恒定律进行轻松的物理解题。
【参考文献】
机械能守恒定律的应用篇7
但是在对机械能守恒定律理解和应用过程中，学生还常常会犯各种各样的错误，特别是在要求判断研究对象是否机械能守恒，或是判断究竟哪个研究对象机械能守恒等问题时，更是如此.究其原因，还是源于学生对书本上的表述理解不透，或者理解上有偏差.对此，需要对机械能守恒的内涵、机械能守恒条件这两个关键问题进行进一步地展开分析.
1对机械能守恒内涵的理解
机械能守恒是普遍能量守恒的一种特殊情况.对于能量守恒，人教版《必修2》第七章第10节就有相关的描述：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变.能量守恒强调的是能量不能消灭、不能创生，故守恒；而机械能守恒强调的是系统内部各种形式机械能（重力势能、弹性势能、动能）之间的相互转化，不包括系统内部机械能与非机械能之间的转化，及系统与外部的能量交换的情况.故能量守恒定律是普遍的、无条件的；而机械能守恒定律是局部的、有条件的.这个局部是指研究范围仅限于系统机械运动领域；这个条件是指系统内部不出现机械能与非机械能之间的转化，系统与系统外部不出现能量交换.
2对机械能守恒条件的理解
2.1摩擦力与机械能守恒条件
如前所述，机械能守恒是局部的、有条件的能量守恒.即如教材上的描述，“在只有重力或弹力做功的物体系统内”，系统机械能才能守恒.这样的描述，显然是把摩擦力排除在外了，可机械能守恒条件为什么要把摩擦力排除在外呢？原因是：如果摩擦力为滑动摩擦力，在任何情况下，一对滑动摩擦力对系统总是做负功，一定会让机械能向内能转化，也即日常生活中常见的“摩擦生热”现象，所以，在存在滑动摩擦力作用的物理过程中，机械能一定不守恒；如果摩擦力为静摩擦力，一对静摩擦力对系统是永远不做功的，当然也就不会改变系统的机械能总量，所以，机械能守恒系统其实是允许摩擦存在的，但必须是静摩擦.由此，如果只从受力角度看机械能守恒的条件，机械能守恒是允许研究对象受重力、弹力、静摩擦力及其它所有永不做功的力（如洛伦兹力），而绝对不允许研究对象受滑动摩擦力；但从做功角度看，就只允许系统内重力和弹力做功（静摩擦力对系统不做功，允许也没用），其原因是：重力对应重力势能；弹力对应弹性势能，只允许这两个力做功，也就是只允许重力势能、弹性势能、动能三者相互转化，而只有这些能量相互转化，系统机械能总量当然不变，即机械能守恒.
2.2研究对象与机械能守恒条件
对机械能守恒条件，学生对研究对象的选择往往判断不准.如何选择好研究对象，需要对守恒条件，即“在只有重力或弹力做功的物体系统内”有一个准确的理解.
例1如***1所示，在光滑水平面上有一个带1/4圆弧槽的静止物块B，圆弧槽的半径为R，现把一个与物块B质量相等的滑块A从槽顶端静止释放，忽略一切摩擦，问滑块A运动至1/4圆弧槽底端时的速度大小为多少？
解析对于本题的求解，学生会很容易想到要用机械能守恒定律解题，但是他们往往判断不清楚是滑块A、还是A、B构成的系统机械能守恒.
如果只以A为研究对象，那么A受到的弹力就是外力，已经不满足机械能守恒条件，当然机械能不守恒了.
2.3弹力与机械能守恒条件
在例1中，滑块A只受到重力和弹力，却不满足机械能守恒条件，这也是容易让学生产生困惑的问题.那么到底该如何理解机械能守恒的条件呢？我们知道弹力有很多种（如从效果分有拉力、压力、支持力等；从产生来分有弹簧的弹力、绳的弹力、杆的弹力等），机械能守恒条件中的弹力究竟指的是哪一种呢？还是不管它是哪一种只要是弹力就可以了呢？对此，我们可以从能量转化角度来剖析.机械能守恒只允许重力势能、弹性势能、动能三者相互转化，重力势能转化是要通过重力做功实现的，弹性势能转化则要通过弹力做功来实现，这就是机械能守恒中弹力的特点，也就是说，如果我们的研究对象出现了系统内弹力对系统做功的情况，一定意味着出现了弹性势能的变化，如果不是这样，就是机械能不守恒.
例2如***2所示，在光滑水平面上有两个相同质量的小球，B球最初处于静止状态，且B球左边粘有橡皮泥，现让A球以初速度v0向右运动，与B球作用后一起运动，问在作用过程中，A、B（包括橡皮泥）系统机械能是否守恒？
解析对本题，可以先判断一下橡皮泥对A、B两个小球做的功，很显然，FB对B球做的正功要比FA对A球做的负功少（因为橡皮泥的压缩变形，使A球在力方向上的位移大于B在力方向上的位移），所以这两个弹力对系统做的总功小于零，但是橡皮泥并没有表现出弹性势能的增大，因此可以确定系统机械能减少，减少的机械能转化为内能.
现在将例2进行改编，如***3所示，如果在B球左边固定一根轻弹簧，让A球以初速度v0向右运动与B球发生相互作用，问从开始作用到把弹簧压缩到最短过程中，A、B（包括弹簧）系统机械能是否守恒？
显然，和例2不一样，虽然过程中弹簧对B做的正功要小于对A做的负功，即弹簧对A、B系统做的是负功，但是弹簧本身的弹性势能增加了，所以如果把A、B、弹簧作为一个系统，机械能总量将始终保持不变，即守恒.
3机械能守恒的一般特征
由前所述，我们可以从受力分析、做功过程及能量转化三个方面来深入把握机械能守恒的一般特征.
首先，从受力角度来看，机械能守恒是允许系统受重力、弹力、静摩擦力及其它一切对系统不做功的外力存在的，但一定不允许系统受滑动摩擦力（原因是滑动摩擦力的存在会将机械能转化为内能）.
其次，从做功角度来看，机械能守恒是只允许系统内的重力或弹力做功，其中，对弹力而言，一方面，需分清是系统内、还是系统外的弹力，如系统外的弹力做功，则系统机械能是不守恒的（如例1中的滑块A机械能不守恒）；另一方面，即使弹力仅存在于系统内，也要注意弹力做功是否有对应系统弹性势能的变化，如没有的话，系统机械能也是不守恒的（如例2）.
第三，从能量转化角度来看，机械能守恒是只允许系统内的重力势能、弹性势能、动能发生相互转化，不允许其它能参与转化的.
机械能守恒定律的应用篇8
首先，机械能守恒是对系统而言的，而不是对单个物体。如：地球和物体、物体和弹簧等。对于系统机械能守恒，要适当选取参照系，因为一个力学系统的机械能是否守恒与参照系的选取是有关的。
其次，适当选取零势能面(参考平面)，尽管零势能面的选取是任意的，但研究同一问题，必须相对同一零势能面。零势能面的选取必须以方便解题为前提。如研究单摆振动中的机构能守恒问题，一般选取竖直面上轨迹的最低点作为零势能面较为恰当。
再次，适当选取所研究过程的初末状态，且注意动能、势能的统—性。
用机械能守恒定律解题有两种表达式，可根据具体题目灵活应用：
①位置1的机械能E1＝位置2的E2，
即：Ek1+Ep1=Ek2+Ep2
②位置1的Ep1(Ek1)转化为位置2的Ek2(Ep2)
即；Ep1-Ep2=Ek1-Ek2
下面提供二个例子：
[例1]如***1所示，一光滑斜面置于光滑水平地面上，斜面顶端有一物体由静止开始沿斜面下滑；在物体下滑过程中，下列说法正确的有：
（A）物体的重力势能减少，动能增加。（B）斜面的机械能不变。
（C）物体的机械能减少。（D）物体及斜面组成的系统机械能守恒。
[分析]物体在下滑过程中对斜面有垂直于该斜面的压力。由于斜面不固定，地面又光滑斜面必将向右产生加速度；其动能及其机械能增加。所以（B）项错误。物件一方面克服斜面对它的压力做功：机械能减少；另一方面由于它的重力做功，重力势能减少，动能增加，因此选项(A)(C)正确。对于物体与斜面组成的物体系；只有物体重力做功，没有与系统外物体发生能量的转化或转移，机械能守恒，故（D）项正确。
答案为：（A、C、D）
[例2]如***2，长为l的细绳系于0点，另一端系一质量为m的小球，0点正下方距0点1／2处有一小钉，将细绳拉至与竖宣方向成q＝30o角位置由静止释放，由于钉子作用；细绳所能张开的最大角度为a；则角a为多大？（不计空气阻力和绳与钉碰撞引起的机械能损失，a用三角函数表示）
[解法]小球在运动过程中只有重力做功
根据机械能守恒定律，取小球运动轨迹的最地点为参考平面：
机械能守恒定律的应用篇9
关键词 能量守恒 系统 规律性 优越性
中***分类号：G633.7 文献标识码：A
能量既不能创生，也不能消灭，只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，这就是能量转化和守恒定律，简称能量守恒定律。它是自然界中最普适的一个定律，适用于任何变化过程，不论是机械的、热学的，还是化学的、生物的等等。本文仅在力学范围内探索应用能量守恒定律解题的规律性。
1能量守恒定律的应用对象――系统的内力和外力
能量代表系统在一定状态下所具有的特性，是描述系统状态的物理量，能量守恒定律的应用对象较多的是由几个物体组成的系统。对系统来说，作用力可分为两类：一是系统内各物体之间的相互作用力，称为内力；一是系统外其他物体对系统内各物体的作用力，称为外力。一个力究竟是内力还是外力，是相对于一定的系统而言的，同一个力对某个系统来说是外力，而对范围更大的系统来说却可能是内力。例如，一物体静止于斜面上，取物体和斜面为系统，则物体受的重力是外力；若取物体、斜面和地球为系统，则物体所受的重力就是内力了。在应用能量守恒定律解题时，正确区分内力和外力是很重要的。
2“功是能量转化的量度”内涵的具体化和深化
例1（原创题）、木板A静止在光滑的水平面上，小木块B放于木板A的一端（如***1所示）。现给木块一水平外力F，使木板位移s。第一次F较小，B在A上不发生相对滑动，B、A间的摩擦力为f；第二次F较大，B相对于A滑动了距离Ss，B、A间的摩擦力为f'。求在这两种情况下，A、B系统动能的增量和内能的增量以及摩擦力对A、B系统做的总功。
SEK =FS是否表示外力的功变为系统的动能了呢？不是的。根据能量守恒定律，A、B系统机械能（即动能）增加，必然是外界减少某种形式的能量传递或转化而来的，外界传递或转化给A、B系统的能量量值上等于外力F所做的功。所以，功不是能，也不会变能，功是能量转化的量度。由SEK =FS知，外界通过F做功传递给A、B系统的能量全部增加为系统的动能，因而A、B系统的内能不变。静摩擦力f对B做正功，而对A做负功，因功等值，f对A、B做功代数和为零，等效于不做功。可见，静摩擦力做功不会使系统机械能向内能转化，只起机械能传递作用。
第二种情形：A、B间的摩擦力f$Q是滑动摩擦力，如***3所示。
结论1：外力的功是系统与外界能量交换的量度。
机械能守恒定律的应用篇10
一、对守恒条件理解不透致错
机械能守恒的条件是，整个过程中只有重力或内部弹力做功，没有其它外力做功（或其它外力做功为零），即机械能是否守恒要看做功情况；动量守恒的条件是系统不受外力（或系统所受外力之和为零），即动量是否守恒要看外力情况.
例1 下面说法中正确的是（ ）
（A） 一个物体所受的合外力为零，它的机械能一定守恒
（B） 一个物体所受合外力的冲量为零，它的机械能可能守恒
（C） 一个物体做匀速直线运动，它的机械能一定守恒
（D） 一个物体所受的合外力对它不做功，这个物体的动量一定发生变化
错解：由于物体所受的合外力为零，合外力做的功也就为零，故机械能守恒.应选（A）.
剖析：发生错解的原因是对动量守恒条件与机械能守恒条件没有真正的理解，将它们混为一谈.
正解：判断机械能是否守恒，并不是以合外力是否守恒为依据，而是要看整个过程中除重力（或内部弹力）做功外，还有无其它外力做功，若无其它外力做功（或其它外力做功为零），则系统的机械能守恒.对于冲量，它是改变物体动量的原因，而与机械能是否守恒无关，即冲量不为零，只能说明物体的动量会发生变化，而物体的机械能不一定守恒.即动量是否变化不是看功，而是看外力的冲量.因此本题正确的选项为（B）.
二、因参考系选择不同致错
在列出有关守恒方程时，公式中的各物理量必须选用同一参考系，选用同一时刻的物理量，“张冠李戴”易出错.
***1
例2 如***1所示，在光滑的水平面上有一辆平板车，车以速度v0前进，已知车的质量为m1，人的质量为m2，某时刻人突然向后跳车.设人离车时相对车的速度为v，求人跳出后车的速度.
错解1：选取人与车组成的系统为研究对象，人跳出车的过程中，系统的动量守恒.假设人跳出之后，车的速度为v′，选v0的方向为正方向，则有：
（m1 + m2）v0 = m1v′-m2v，解之得：v′=
（m1+m2）v+m2vm1.
错解2：选取人与车组成的系统为研究对象，人跳出车的过程中，系统的动量守恒.假设人跳出之后，车的速度为v′，以v0的方向为正方向，根据动量守恒定律有：
（m1+m2）v0 =m1v″+ m2（v0-v），解之得：v″=
m2v（m1+m2）+v0.
剖析：错解1列出的方程中的v0、v′分别是系统和车相对于地面的速度，而v是人相对于车的速度，它们不是相对于同一参考系的.
在错解2中，因为（v0-v）中的v0是人跳车前的速度，v是人跳车时相对于车的速度，它们不是同一时刻的速度，不能进行速度合成，即忽略了动量的同时性.
正解：以v0的方向为正方向，则人跳出车时的速度为（v0′-v），则根据动量守恒定律有：（m1 + m2）v0 = m1v0′+ m2（v0′ - v），解之得：v0′ =
m2vm1+m2+v0.
三、忽略瞬间过程致错
在有些题目中，常常会涉及到短暂的物理过程而导致能量损失，例如绳子绷紧、物体间的碰撞等.
***2
例3 如***2所示，光滑水平路面上有一质量为m1的无动力小车以速度v0向前行驶，用一根轻绳与另一质量为m2的车厢相连，车厢前端放有一质量为m3的物体.已知物体与车厢的摩擦因数为μ，车厢足够长，开始时车厢静止，绳未拉紧，求物体m3在车厢上所能发生的相对位移.
错解：设最终三者获得的共同速度为v，取水平向右为正方向，则由系统动量守恒定律有：m1v0 = （m1+ m2 + m3）v，解之得：v =
m1v0m1+m2+m3.
设物体m3在车厢上所能发生的相对位移为s，则由系统能量转化守恒定律可得：
12m1v20=
12（m1+m2+m3）v2+μm3gs，解之得：
s=m1v20-（m1+m2+m3）v22m3g.
剖析：上述错解的原因在忽略了绳子绷紧瞬间的能量损失.
正解：取m1、m2为一个系统，设两者获得的共同速度为v1，则由动量守恒定律可得：
m1v0 = （m1+ m2）v1，解之得：
v1=m1v0
m1+m2.
在绳绷紧的过程中损失的能量为E，则由能量转化守恒定律可得：
12m1v20=（m1+m2）v21+E，解之得：
E=m1m2v20
2（m1+m2）
将m1、m2和m3组成一个系统，设最终的速度为v2，则由动量守恒定律可得：
（m1 + m2）v1 = （m1+ m2 + m3）v2，解之得：
v2 =
m1v0m1+m2+m3.
由系统能量转化守恒定律可得：
12m1v20=
12（m1+m2 +m3）v22 +μm3gs + E，解之得：
转载请注明出处学文网 » 机械能守恒定律的应用10篇