高考物理机械能问题解析：机械能守恒与不守恒的求解方法及应用

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    （文/王商） 机械能题是高考物理题中常见的考题。一般来说，题目会设计机械能守恒和非守恒两种情况。

    对于机械能不守恒的问题，我们一般利用动能定理、能量守恒定律、函数关系等来分析和解决问题；对于机械能守恒定律的问题，我们一般用机械能守恒定律来解决。要使用该法则，首先必须确定是否满足使用该法则的先决条件。

    机械能守恒定律的概念和守恒条件

    机械能包括动能、重力势能和弹性势能。重力势能由物体和地球共享，而机械能由运动物体、弹簧（或其他发生弹性变形的物体）和地球组成的系统共享。

    重力所做的功与路径无关。重力所做的功等于重力势能的减少。

    对于涉及机械能的物理问题，首先应选择一个相互作用的物体系统的运动过程作为研究对象，然后分析系统中物体在运动过程中的相互作用力。

   

    应用机械能守恒定律时，如果机械能的总量等于方程，则需要选择重力势能和弹性势能的参考位置；如果减少量等于增加量，则无需选择势能参考位置。

    在研究过程中，如果系统中相互作用力中只有重力和弹簧力做功，就是机械能守恒的条件。

    因此，运用机械能守恒定律的前提是：如果系统中只有重力和弹力，或者虽然有非重力和非弹力，但这些力不做功，那么系统的机械能守恒，否则机械能不守恒。

    如果机械能不守恒，则应选择动能定理或函数关系式。

    对于涉及机械能的物理过程，如果系统内物体之间存在非重力、非弹性力做功，如摩擦力、电场力、安培力等力做功，或者系统外物体的力对系统中的物体做功，系统的机械能不守恒。

    这个问题一般用动能定理或函数关系分析来解决。当你仔细审题，发现物理wuli.in问题中的系统中是否存在非重力和非弹性力，或者它们是否起作用，而你又不能明确确定是否起作用时，你也可以使用动能定理来分析和解决问题。

    在多过程问题中，如果不涉及中间状态变量的解析解，则可以将整个运动过程视为一个整体，可以利用动能定理。合力的功等于研究对象动能的增量；还有一点需要注意的是：克服某个力所做的功等于某个力所做的功，并且符号相反。

    用牛顿动力学求解

   

    对于涉及力和运动的问题，如果机械能守恒，且不涉及时间、加速度、力，则可以直接用机械能守恒定律来分析解决。如果涉及到时间、加速度、力，作者建议使用牛顿第二定律和匀速直线运动。规则和其他要求解的方程。

    对于系统的运动过程，可以应用机械能守恒定律或动能定理；对于某种状态，可以应用公共点力平衡条件或牛顿第二定律。

    （文/王尚微信公众号；交流物理学习问题，答疑解惑。文章首发于《物理自诊断学习系统》）

    参考

    机械能守恒定律