賈文斐

摘 要： 機(jī)械能守恒定律是物理學(xué)中的重要組成部分，也是牛頓定律中的重要推論，它與物體的整個機(jī)械運動情況是分不開的。本文分析了機(jī)械能守恒定律的內(nèi)涵和對機(jī)械能守恒定律認(rèn)識和理解，并對機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用展開探討，目的是為了讓人們更透徹地理解機(jī)械能守恒定律，利用所學(xué)知識為生活服務(wù)。

關(guān)鍵詞： 機(jī)械能；機(jī)械能守恒定律；應(yīng)用

一：機(jī)械能守恒定律

機(jī)械能是動能與勢能的總和，勢能又包括重力勢能與彈性勢能，因此動能、重力勢能和彈性勢能統(tǒng)稱作機(jī)械能。機(jī)械能是指在不考慮摩擦力和介質(zhì)阻力的情況下，物體只發(fā)生動能和勢能的轉(zhuǎn)化而且機(jī)械能的總量未發(fā)生變化，我們稱作機(jī)械能守恒定律。

機(jī)械能守恒定律的本質(zhì)：第一，從能量轉(zhuǎn)化角度來看，在物理過程中，系統(tǒng)的機(jī)械能總量始終保持一致，而且內(nèi)部間或與外部間沒有發(fā)生任何機(jī)械能轉(zhuǎn)化成其他形式能的情況，也沒有其他能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的情況，那么機(jī)械能是守恒的，比如水平面上的勻速圓周運動。第二，從功能關(guān)系來看，系統(tǒng)外力不做功，系統(tǒng)內(nèi)非保守力力也不做功，在這種條件下，機(jī)械能是守恒的。因為系統(tǒng)內(nèi)的保守力：重力和彈簧的彈力只是影響能量之間的轉(zhuǎn)化，不影響機(jī)械能的總量。

二：對機(jī)械能守恒定律的認(rèn)識

機(jī)械能守恒定律涉及到的是能量間的轉(zhuǎn)化與守恒，屬于自然界中普遍的規(guī)律。它與物體的整個機(jī)械運動的情況是分不開的，因此機(jī)械守恒定律在機(jī)械運動范圍內(nèi)的表現(xiàn)形式是不同的，也有自己相應(yīng)的滿足條件。運用這個定律的前提是對機(jī)械守恒定律成立的條件有正確的認(rèn)識和理解。

（一）對機(jī)械能守恒定律的正確認(rèn)識

第一：正確選取研究對象

機(jī)械能守恒定律的研究對象必須是在一個系統(tǒng)內(nèi)。假設(shè)有兩個物體A和B，單獨研究A或B機(jī)械能是不一定守恒的，但把A和B看作一個整體，在AB相互作用后，功之和為零的條件下，機(jī)械能守恒。

第二：正確理解機(jī)械能守恒定律滿足的條件

一是對某一個物體來說，如果只有重力（彈簧彈力）做功，這種情況下機(jī)械能守恒。二是對某一個系統(tǒng)來說，只有系統(tǒng)內(nèi)的保守力，即只有重力和彈簧彈力做功，能量之間相互轉(zhuǎn)化，則系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。

第三：正確理解機(jī)械能守恒的相對性

機(jī)械能守恒的相對性是指動能的大小與參考系是有關(guān)系的，勢能的大小與參考面有關(guān)，因此同一系統(tǒng)下，不同的參考系或參考面得到的結(jié)果是不同的。

（二）對機(jī)械能守恒定律的認(rèn)識誤區(qū)

第一：系統(tǒng)受到的合外力為零，則系統(tǒng)機(jī)械能守恒。系統(tǒng)中物體受力為零有兩種情況，一是系統(tǒng)中滑動摩擦力在在做功，內(nèi)能產(chǎn)生，機(jī)械能減少，那么系統(tǒng)機(jī)械能不守恒；二是對于靜止和勻速直線運動的物體即使沒有滑動摩擦力在做功，系統(tǒng)機(jī)械能也是不守恒的，如飛船返回艙接近地面進(jìn)行勻速下落的過程中機(jī)械能是不守恒的。

第二：系統(tǒng)動能和勢能沒有發(fā)生變化，則系統(tǒng)機(jī)械能守恒。機(jī)械能守恒是能量轉(zhuǎn)化后的守恒，并不能簡單理解為不變。守恒是體現(xiàn)在一個動態(tài)過程中，系統(tǒng)動能和勢能沒有發(fā)生變化，沒有任何實質(zhì)的意義和價值，就像靜止不動的物體，中間沒有發(fā)生任何運動和能量間的轉(zhuǎn)化，更不用說機(jī)械能守恒。

第三：系統(tǒng)只在彈力做功的情況下，機(jī)械能守恒。如果是系統(tǒng)內(nèi)的彈力做功，則機(jī)械能守恒，否則不守恒。

可見，運用機(jī)械能守恒定律去分析運動的物體時，要注意分析在每個過程中機(jī)械能是否守恒，還要分析系統(tǒng)內(nèi)各個能量間的轉(zhuǎn)化與結(jié)果。所以認(rèn)識到對機(jī)械能守恒定律的誤區(qū)，就能更透徹地理解機(jī)械能守恒定律，正確判斷出機(jī)械能是否守恒。

三：機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用

在日常生活中，我們也會碰到很多機(jī)械守恒的實際例子，如自由落體運動，它的整個過程都是遵循機(jī)械能守恒定律。為了更形象簡單地解決機(jī)械能守恒問題和它的應(yīng)用，我們可以把復(fù)雜的實際情況轉(zhuǎn)化為簡單的易接受的物理模型。

（一）輕繩連接。第一，在輕繩繃緊時，系統(tǒng)中用輕繩連接的兩個物體的運動方向是與連接的輕繩處的方向保持一致的，一定要注意兩個物體在輕繩繃緊過程中的任一時刻的速率是相同的。第二，系統(tǒng)內(nèi)兩個物體或某個物體在輕繩繃緊時的運動方向與連接的輕繩處成夾角，這樣的情況下，速率是不同的，就需要找出兩個物體的具體速率。

（二）杠桿連接。系統(tǒng)內(nèi)的物體通過杠桿來連接，而且繞桿上的一點在豎直方向做圓周運動，假設(shè)系統(tǒng)內(nèi)只有重力做功，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，運用機(jī)械能守恒定律的公式和圓周運動的公式就可以解決這類問題。

（三）輕質(zhì)彈簧。當(dāng)遇到多個物體與彈簧構(gòu)成的問題時，我們選取研究對象時要慎重，而且要分析系統(tǒng)內(nèi)各個物體動能、勢能以及來自彈簧彈力的彈性勢能的變化，這樣才能更精確地分析出機(jī)械能。例如：在光滑的水平面上有A和B兩個物體，A與一個輕質(zhì)彈簧相連接，B以初速度V向右移動，那么A和B在相互作用過程中，系統(tǒng)的外力和為零，而且只有彈力做功，則系統(tǒng)機(jī)械能守恒。當(dāng)A和B的速度相同時，系統(tǒng)的動能消耗最大，彈性勢能最大。

四：總結(jié)

機(jī)械能守恒定律是物理學(xué)中重要的定律之一，它與物體的整個機(jī)械運動有著密切的關(guān)系，在分析機(jī)械能是否守恒的過程中，我們一定要認(rèn)清機(jī)械能守恒滿足的條件，避免對機(jī)械能守恒定律認(rèn)識的誤區(qū)，這樣才能更透徹清楚地認(rèn)識和了解機(jī)械能守恒定律，具體地去分析物體在運動過程中各個能量間的轉(zhuǎn)化以及最后的能量之和，判斷出機(jī)械能是否守恒。同時，以簡單明了的物理模型去分析機(jī)械能守恒的應(yīng)用類型能夠為日常生活中的問題提供依據(jù)，抓住分類與重點，這樣就能真正做到學(xué)以致用，為生活服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

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