淺析“能量守恒定律”在做功問題中的應用

【摘 要】“能量守恒定律”是物理中的重要定律，在解決各種做功問題中應用廣泛，能量守恒定律的應用范圍較廣，在做功問題解答中必須會用到這個公式，因此我們在學習這一定律時，要準確把握其適用范圍，把做功問題和定律結合在一起，提升自己應用這一定律解決問題的能力。下面針對“能量守恒定律”在做功問題中的應用進行闡述，分享自己關于這一部分的學習經驗。

【關鍵詞】能量守恒定律；做功問題；高中物理

1.能量守恒定律簡介

能量是支撐自然界正常運轉的關鍵所在，自然界中的能量對應著不同的運動狀態，能量有機械能、內能、電能和原子能等區別，不同能量形式之間可以相互轉化，通過摩擦可以將機械能轉化為內能，而內能也可以轉化為機械能，電流經過電熱絲可以實現電能到內能的轉變，不同形式的能量之間可以通過做功來完成轉化。某種形式的能量減少，會伴隨著其他形式的能量的增加，能量的減少和增加量是相同的，某個物體的能量減少，一定伴隨著其他物體能量增加，兩者之間的能量值是一定相同的。能量守恒定律是自然界最普遍的定律，只要有能量的變化就會服從這一定律，做功是最基本的能量變化形式，通過做功可以實現能量形式的轉變。因此，要研究做功問題，一定會用到“能量守恒定律”，這也是我們學習物理的基礎工具之一。

2.“能量守恒定律”在做功問題中的應用

2.1能量守恒定律的適用范圍

我們在“能量守恒定律”學習中不僅僅要明確其概念，更重要的是把這一定義應用到物理題目的解答中，尤其是在做功問題解答中，要學會靈活使用這一定律。能量守恒定律注重各種運動形式中能量的轉化，大自然的能量是恒定不變的，每一次做功都包含著能量的轉變，但是轉化和傳遞過程中能量是恒定不變的。在物理學習中，“能量守恒定律”適用于機械能守恒、機械能和勢能守恒、動能和電勢能守恒等，各種形式能量之間是等量轉換，運動過程中總能量是恒定的。我們在本文中重點討論的問題是做功過程中能量守恒定律的應用，探究這一定理的應用條件。

機械能守恒的條件是：除了重力做功之外，沒有其他形式的物體做功，在實際的做功過程中，物體收到了來自其他外力的作用，這些外力的代數和為零則可以認為只有重力做功存在，是滿足機械能守恒的前提條件的。在大多數做功問題的解決中，我們默認的機械能守恒的條件是排除了重力作用的影響， 能量守恒定律的研究要限定在一定的系統內，如果系統內是單個物體做功，我們要考慮是否有重力做功的影響，在探究機械能是否存在守恒，而體系內如果有多個物體進行作用， 我們還要把摩擦力和介質阻力納入到做功對象中。

2.2做功例題分析

下面我們選擇針對性的例題來研究“能量守恒定律”在做功問題中的應用，例題：下圖1所示，一個小車停放在表面光滑的水平面上，其中一個物體沿著水平軌道向上面滑去，當物塊到達了一定的高度后再回落。例題中假定小車的質量為m，其質量則為M，物塊的滑行速度為v0，求解這一個小物塊的滑行最大高度為多少？

對于此題目的解答要正確使用能量守恒定律，小物塊和小車共同構成了一個單獨的運動體統，這一個系統中遵守能量守恒定律的范疇，由于表面的光滑的，因此整個體統中沒有發生摩擦做功，系統內的機械能是守恒的。因此，此題目的求解可以根據動量守恒定律和機械能守恒定律來進行解答。假定小物塊的滑行最大高度為h，其到達最高度時滑行速度為v，根據動量守恒和能量守恒可以列出兩個等式，從而解答出可以達到的最大高度h。

2.3碰撞做功中應用

碰撞問題是高考考試的重點內容，在碰撞過程中會伴隨著做功，涉及到求解物體的位移和相對位移，這類問題把動量守恒和能量守恒結合在一起，針對這種問題的求解，我們要找出物體間的相互位移關系，抓住功能定理和能量守恒定理的本質，列出相應的方程式。能量守恒定律在碰撞問題中應用，我們要明確兩個物體發生相對滑動摩擦是將機械能轉變為內能，對內能的部分的計算，我們可以采用物體所受合力和相對位移乘積做功來表示。做功是能量轉變的量度，系統中物體做功量等于能量的轉化量，假設兩個物體之間發生了相對滑動，產生了摩擦熱，機械能轉變為內能，通常而言，摩擦產生的熱量大小和兩物體相對互動做功是相同的，滑動的程度越大，其能量轉化就會越多，相反則能量轉化較少，我們可以根據系統中做功產生的能量變化來表示內能的變化，這是能量守恒定律在解答這一類問題中的妙用。

3.結語

綜上所述，“能量守恒定律”是物理學科中的基礎定律，在物理學習中廣泛應用，尤其是在做功問題的解答中，這一定律必不可少，是完成題目解答的關鍵定律。因此，我們在應用這一定律解答做功問題時，要注重對分析系統的選擇，選定的系統中能量變化是守恒的，靈活運用機械能、內能和勢能的變化量守恒，正確應用這一定律，提高物理難題的解答速率和準確性。

【參考文獻】

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