【摘 要】機械能守恒定律是高中物理力學(xué)中的一條重要規(guī)律，是學(xué)習(xí)各種不同形式的能量轉(zhuǎn)化規(guī)律的起點，也是運動學(xué)知識的進一步綜合和擴展，是用能量觀點分析解決問題的開始。高中物理教學(xué)中必須重視機械能守恒定律的理解和應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】機械能守恒定律 誤區(qū)

【中圖分類號】G632 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674－4810（2011）07－0170－02

機械能守恒定律是能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律這一自然界普遍遵循的規(guī)律，在機械運動范圍內(nèi)的具體表現(xiàn)，有其獨特的研究對象和適用條件，學(xué)生在運用時很容易出錯。下面從幾個方面來闡述并應(yīng)用機械能守恒定律，供大家參考。

一 正確選取研究對象

機械能守恒定律的研究對象必須是一個系統(tǒng)。這是因為勢能是系統(tǒng)的概念，只有系統(tǒng)才具有勢能，中學(xué)階段這個系統(tǒng)通常有三種組成形式：由物體和地球組成；由物體和彈簧組成；由物體、彈簧和地球組成。

二 判斷機械能守恒的條件

機械能守恒定律的適用條件：（1）對單個物體，只有重力或彈力做功。（2）對某一系統(tǒng)，物體間只有動能和重力勢能及彈性勢能相互轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)跟外界沒有發(fā)生機械能的傳遞，機械能也沒有轉(zhuǎn)變成其他形式的能（如沒有內(nèi)能產(chǎn)生），則系統(tǒng)的機械能守恒。（3）定律既適用于一個物體（實為一個物體與地球組成的系統(tǒng)），又適用于幾個物體組成的物體系，但前提必須滿足機械能守恒的條件。

三 注意機械能守恒定律條件的幾大誤區(qū)

對其成立條件的認識和理解，是運用這一定律的前提，下面從學(xué)生容易出錯的幾個誤區(qū)談?wù)勛约旱挠^點，給學(xué)生提供一個學(xué)習(xí)的平臺。

［誤區(qū)一］物體系的加速度等于g，則物體的機械能守恒。物體的加速度大于或小于g，則物體的機械能不守恒。

錯誤的原因是認為物體在重力做功的情況下，機械能守恒，既然只受重力，那么物體的加速度當(dāng)然是g。實際上物體的加速度等于、大于或小于g，它不是物體機械能守恒的條件，與物體機械能是否守恒無關(guān)，這種情況下物體機械能可能守恒也可能不守恒，是否守恒應(yīng)根據(jù)實際情況而定，例如質(zhì)量為m的物體在滑動摩擦因數(shù)為μ、傾角為θ的斜面上滑下，物體在加速下滑的運動過程中受到3個力作用，即mg、N和f。物體的加速度a＝gsinθ－μgcosθ小于g，物體機械能不守恒；如果斜面是光滑的，物體的加速度a＝gsinθ也小于g，但物體機械能守恒；當(dāng)物體加速上升時，此時物體受到兩個力的作用，合力產(chǎn)生的加速度等于g，這個過程中物體機械能不守恒；如果物體做自由落體運動，加速度也為g，但此時物體的機械能守恒。

［誤區(qū)二］系統(tǒng)所受到的合外力為零，則系統(tǒng)機械能守恒。

系統(tǒng)中物體受力為零，有兩種可能：（1）系統(tǒng)中有滑動摩擦力做功，則系統(tǒng)的機械能不守恒；（2）系統(tǒng)內(nèi)沒有滑動摩擦力做功，則系統(tǒng)的機械能也可能不守恒。對于（1）系統(tǒng)中有滑動摩擦力做功，系統(tǒng)中有內(nèi)能的產(chǎn)生，系統(tǒng)機械能減少，機械能不守恒。如光滑水平面上A、B兩個物體組成系統(tǒng)在相互滑動過程中（A、B間有摩擦力），由于系統(tǒng)內(nèi)摩擦力做功A、B的機械能減少。對于（2）有兩種可能：①靜止的物體；②勻速直線運動的物體。對于①其機械能不變，當(dāng)然它不違背機械能守恒的規(guī)律。但是，這僅是一種包括保守力在內(nèi)的一切力都不做功的特例，實際上，把機械能守恒定律應(yīng)用于這類問題，既無意義也解決不了任何問題。同時機械能守恒也不能簡單地理解為機械能不變，因為機械能守恒是指能量轉(zhuǎn)化過程中的守恒，盡管物體（系）總的機械能不變，但沒有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化，那種沒有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化的機械能不變，不能看做是機械能守恒。對于②當(dāng)物體在做豎直向上、向下等方向勻速直線運動時，則機械能不守恒。如神舟六號的返回艙接近地面時，勻速下落的過程中機械能不守恒。

［誤區(qū)三］系統(tǒng)所受到的合外力不為零，但不做功或做功為零，則系統(tǒng)機械能守恒。

系統(tǒng)中物體所受到的合外力（包括重力和系統(tǒng)內(nèi)的彈力）不為零，但不做功。機械能也不一定守恒，例如帶正電的離子在復(fù)合場（勻強電場、勻強磁場和重力場）中，令重力和電場力相等，洛侖茲力提供向心力，離子在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運動。根據(jù)動能定理知，物體的動能不變，但物體重力勢能發(fā)生變化，故機械能不守恒。

［誤區(qū)四］系統(tǒng)的動能和勢能沒有發(fā)生變化，則系統(tǒng)機械能守恒。

守恒并不能簡單地理解為不變，機械能守恒是指能量轉(zhuǎn)化過程中的守恒，盡管物體系統(tǒng)的總機械能在量值上不變，但應(yīng)有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化，即守恒應(yīng)該是在一個動態(tài)過程中實現(xiàn)的。那種沒有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化的機械能不變，不能看作該定律描述的機械能守恒，因為這根本就無實質(zhì)性的意義和應(yīng)用價值。如靜止在地面上的物體，不能理解成機械能守恒。

［誤區(qū)五］系統(tǒng)在運動的過程中，系統(tǒng)機械能的總量保持不變，則系統(tǒng)機械能守恒。

系統(tǒng)參與了其他能量的相互轉(zhuǎn)化，但總量保持不變，則系統(tǒng)機械能不守恒。 首先從做功的角度和物理守恒思想看，除了系統(tǒng)內(nèi)重力或彈力做功外，其他外力不做功，如果其他外力做功的代數(shù)和為零，機械能也是不守恒的，因為其他外力做功的代數(shù)和雖然為零，說明外力還是做了功。如在海水中以最大速度勻速行駛的輪船，牽引力對輪船做功，輪船的機械能增加，但輪船又要克服水的阻力做功，消耗機械能，只是系統(tǒng)內(nèi)物體機械能的增加等于系統(tǒng)減少，不是守恒的意義。其次根據(jù)能量的轉(zhuǎn)化判斷，對于一個物體或系統(tǒng)，不能認為“總量不變”即“守恒”，在某一物理過程中。如果系統(tǒng)與外界之間有其他形式的能與機械能的相互轉(zhuǎn)化。即使系統(tǒng)機械能總量保持不變，其機械能也是不守恒的，如在水平公路上以最大速度勻速行駛的汽車雖然機械能總量保持不變，但系統(tǒng)內(nèi)有其他形式的能（內(nèi)能或電能）轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的機械能，系統(tǒng)又克服外界做功將機械能轉(zhuǎn)化成其他形式的能?？偭侩m然不變，但不是機械能守恒的意義。分析是否只存在動能和重力勢能（彈性勢能）的相互轉(zhuǎn)化，如果只存在動能和重力勢能（彈性勢能）的相互轉(zhuǎn)化，而不存在機械能和其他形式的能量的轉(zhuǎn)化，則機械能守恒。

機械能守恒定律作為高中物理的一條重要定律，是學(xué)好能量關(guān)系的新起點，應(yīng)該為我們所重視。以上是我對機械能守恒定律的一些理解和看法，如有不當(dāng)，懇請指正。

〔責(zé)任編輯：王以富〕