【摘 要】物理学是一门应用性极强的基础自然科学，高职物理是高等职业院校几乎所有的工科专业都必须开设的一门重要的基础理论课。力学规律是物理学重要的理论基础，因此研究和探讨力学规律的内在关系,对我们学习力学乃至整个物理学有着非常重要的意义。本文通过实例详细阐述了力学规律及其内在联系，使学生既能深刻领会物理规律的意义，又能解决实际问题。
【关键词】高职物理；教学方法；力学规律；内在联系
物理学是一门应用性极强的基础自然科学，高职物理是高等职业院校几乎所有的工科专业都必须开设的一门重要的基础理论课。力学规律是物理学重要的理论基础，因此，研究和探讨力学规律的内在关系对我们学习力学乃至整个物理学有着非常重要的意义。本文通过实例详细阐述了力学规律及其内在联系，使学生既能深刻领会物理规律的意义，又能解决实际问题。
力学的研究对象就是机械运动的客观规律及其应用。解决力学问题，无非是解决物体的运动问题。既然如此，描述运动状态和改变运动状态之间就是力学手段应用的切入点。如描述运动状态的量有速度、动量和动能，而改变状态的原因又分别是力、冲量和功，构成以上关系的则分别是牛顿第二定律、动量定理和动能定理，而这些是构成力学体系的重要组成部分，它们揭示了物体运动时的变化规律。研究和探讨力学规律的内在关系，对我们学习力学和指导力学教学有着积极的意义。
力学主要是研究力和运动的关系。它以力的瞬时作用规律，∑F=ma、力在位移过程中的积累规律性∑W= Ek（包括机械能守恒定律）、力在时间过程中的积累规律性∑Ft= mv（包括动量守恒定律）等五条重要规律为纽带，把动力学规律和运动学规律结合起来。其中最重要和最基本的是牛顿第二定律，其余各条规律都可以以它为基础，运用运动学公式，根据一定的条件导出，其内在联系可用下例说明：
有一斜面如图所示，倾角为 ，某一质量为m的物体在恒力F的作用下沿斜面从A点移动到B点，假设A、B两点的高度分别为h1和h2，物体和斜面间的滑动摩擦系数为 ，物体在A、B两点的速度分别为v1和v2，并设它由A点运动到B点所需时间为t。
分析：选取物体m为研究对象。物体共受四个力的作用：重力G、恒力F、物体运动时所受摩擦力f及斜面给予的弹力N，依据牛顿第二定律有：
x轴方向：N-mgcos =0
y轴方向： F-f-mgsin =ma，而f= mgcos
即 F- mgcos-mgsin =ma （1）
又因物理在x轴方向受恒力作用而做匀变速运动，其加速度为：
a=（v2-v1）/t
代入式（1）得
F- mgcos-mgsin =m（v2-v1）/t
整理得：（F- mgcos-mgsin ）t=mv2-mv1
即 ∑Ft=mv2-mv1
这个关系式表明，物体所受外力的冲量等于物体动量的增量，这就是动量定理。
若物体（设由两个物体组成的系统）不受外力或所受合外力为零时，即当∑F=0时，经理论推导可得：
∑mivi0-∑mivi=0
写成 m1v10+m2v20=m1v1+m2v2
上式表明，系统不受外力或所受合力为零时，这个系统的动量保持不变，这就是动量守恒定律。这个规律也适用于多个物体组成的系统，可见，动量守恒定律是系统的动量定理的特例。
在式（1）中，若代入用速度和位移表示的加速度a=（v22-v12）/2s则得
F- mgcos -mgsin =m（v22-v12）/2s
整理得（F- mgcos -mgsin ）s=1/2mv22-1/2mv12（2）
写成 ∑W= Ek
上式表明，外力对物体所做的功的代数和等于物体动能的增量，这个结论叫做动能定理。在这里有一点要说明：我们只用恒力导出了这个结果，但是，不论合力是恒力还是变力，不论物体是沿直线运动还是沿曲线运动，这个结论都是正确的。
进一步分析动量定理不难看出，式中的mgsin 是物体的重力在x轴上的分量。而mgsin s是当物体由A点移到B点时，重力对物体所做的负功，由图中的几何关系可得：
WG=mgsin s=mg s=mgh1-mgh2
mgh1和mgh2是物体位于A点和B点处的重力势能。这表明，重力对物体所做的功，等于物体重力势能的变化量，其值的正负，视具体情况而定。或者说，重力（弹性力）对物体所做的功等于物体重力（弹性）势能的增量的负值。考虑到地球和物体构成一个系统，物体的重力是地球和物体间的相互作用力，所以严格来说，物体的重力势能是地球和物体这个系统所共有的。因此，引入势能概念之后，重力或弹力就不再是系统所受的外力，而是系统内力。而系统外力是指不包括保守力（重力、弹力和电场力）在内的动力和阻力，如上例中的F和f。
现将WG=mgsin s=mgh1-mgh2这一项从式（2）的左端移到右端，便得到：
（F- mgcos ）s=（1/2mv22+mgh2）-（1/2mv12+mgh1）
动能1/2mv2和势能mgh的和称为物体的机械能，若用E表示，则上式可写为：
W外=W动-W阻=E2-E1
上式表明除重力和弹力以外的力对物体所做的功，等于物体机械能的增量。这个结论，称为功能原理或功能关系。
在此必须指出动能定理和功能关系（功能原理）之间的区别，在动能定理中，把重力（弹性力）视为外力，没有引入势能概念，所以运用动能定理理解题时，只要掌握合力对物体所做的功的代数和等于物体动能的增量这一原理即可；在功能原理中，由于把重力（弹性力）作为系统的内力处理，引入了势能概念，所以运用功能原理解题时，一定要掌握外力（不包括重力和弹性力在内的动力和阻力）做功等于机械能的增量这一原则。可见，功能原理是在动能定理的基础上引入了势能的概念而引申出来的，也可以说功能原理是动能定理在引入势能概念后的另一种表达形式。
在功能原理的基础上，我们进一步分析一种特殊情况。如果满足①系统不受外力的作用，即W动=0或W阻=0；或②系统虽受外力的作用，但W动-W阻=0，则E2-E1=0，写成
1/2mv22+mgh2=1/2mv12+mgh1
这就是机械能守恒定律。显然它是功能原理的一个特例，与动量守恒定律是动量定理的特殊相类似。
通过“归纳和整理”彻底弄清了力学规律的内在联系和它们成立的条件及应用范围，达到既能正确地系统地理解物理规律的物理意义，又能用以解决实际问题的目的。可见理解力学规律绝不是做题可以全部代替的，必须深入力学的各个领域，切实体会各部分的个性和共性，把握物理量及各规律间的内在联系，才能对整个“力学体系”有宏观地了解，更好、更有效、更迅速地解决各种力学问题。
参考文献：
[1]田丽珍等.实用物理［M］.大连：大连理工大学出版社，2004.
[2]涂利蓉.浅谈《大学物理》力学的教学方法[J].科技资讯.2006(11).