A、机械能不守恒是有重力之外的其他力做功，则机械能可能发生变化；故A错误；

B、合外力恒定不变时，若合外力与速度方向不在同一直线上，则物体做曲线运动，故B错误；

C、所受合外力不为零时，若合外力与速度方向垂直，则只改变物体的运动方向，速度大小不变，则动能不一定变化，故C错误；

D、自由下落的物体做的是匀加速直线运动，但因只有重力做功，则机械能守恒，故D正确；

故选D．