唐建勋

（无锡市辅仁高级中学，江苏 无锡 214123）

北京时间2013年6月20日上午10点，神舟十号航天员王亚平在太空为地面学生进行了太空授课，实施在轨讲解和实验演示，并与地面师生进行双向互动交流.王亚平在授课过程中演示了摆球运动实验，如图1所示，固定支架上用细绳连接一个小球，用手指轻推小球，给小球一个初速度，小球开始绕着支架的轴心不停地做匀速圆周运动.该实验展示了在太空失重环境下，具有初速度的小球在细绳拉力下的运动情况.

图1

但当笔者解释完小球完全失重的原因时，却有学生提出了一个很独特问题：小球如果真的受到重力，还能做匀速圆周运动，那岂不是小球机械能不守恒了？因为小球做匀速圆周运动时，动能不发生改变，而小球的高度却发生了变化，所以小球的机械能在变化，机械能不守恒！这个问题的提出，引发了课堂上的激烈争论，另一学生立刻反驳：小球在获得了手指推动的初速度后，除了重力外，并没有外界其他力对小球做功，机械能应该守恒！双方似乎都有道理，前者从机械能的定义判断摆球的机械能在发生改变，而后者从机械能守恒的条件入手，得到小球机械能守恒，问题陷入了僵局.在普通高中人教版教材中，机械能守恒定律的表述为：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变.在大学普通物理学教程《力学》中，机械能守恒定律研究……