談中學物理中的能量觀點及其應用

杜瀟姍

摘 要：能量是中學物理知識體系中的一個重要的內容，能量的知識幾乎存在于物理知識的各個方面，無論是學習力學知識，還是學習電磁學知識，都會涉及到能量的變化.因此，深入的理解能量的概念和意義，從能量的角度來分析和解決物理問題，具有非常重要的現實作用.然而，雖然能量具有重要的價值，但是現今的教學中存在很多的問題，課堂效率低下，導致學生不能很好地運用能量的知識來解決問題.所以本文通過分析教學中主要存在問題的兩個方面，來探究如何提高物理能量教學的能力和作用。

關鍵詞：中學物理；能量觀點；應用

能量守恒定律是自然界的一條普遍而重要的規律，是貫穿中學物理的一根突出主線。中學物理的許多基本規律可由能量守恒定律歸納、演繹而來。教學實踐證明，用能量守恒定律歸納、演繹物理規律，可以加強中學物理各部分內容間的橫向聯系，做到源于課本、高于課本、活于課本。

一、能量守恒定律

相比于長度、重量等物理量，能量無法被直接觀察到，并且具有多種形式，如動能、勢能、電磁能等等。在大自然發生的各式各樣的過程中，能量從一種形式轉化為另一種形式，從一個地方轉移到另一個地方，周而復始。而縱觀人類的技術史，我們已有的大量技術就是將一種形式的能量轉化為另一種形式，例如蒸汽機、發電機等等。大自然中的能量雖然可以在形式上發生轉化，在空間上進行轉移，但其總量卻不變。能量守恒定律最一般的表述形式是：“對于一個與外界無任何聯系的系統（稱為孤立系統或封閉系統）來說，系統內各種形式的能量可以由一個物體傳給另一個物體，也可以由一種形式轉化為另一種形式，但整個系統內各種形式的能量總和保持不變。

二、中學物理中的能量的應用

1.力學中的能量守恒。我們在力學的學習過程中，最先接觸到的是能量守恒定律。物體間的相互作用被稱之為力，如果物體僅僅受到重力和彈力的作用，那么物體間的能量就會在動能和勢能之間相互轉化，但是機械能的總量保持不變。此被稱為機械能的守恒與轉化，是能量守恒定律在力學中的表現，是解決力學問題的一條重要途徑。例題：如圖1所示，水平傳輸帶勻速前行，其速度是v=2.0m/s，A端上方在傳料斗中裝有煤。在閥門打開的時候，煤依照流量為Q=50kg/s滾落到傳送帶上。在煤與傳送帶達到同速之后，被運到B端。那么，煤在運送過程中，下列說法正確的是（）

A.電動機應增加的功率為100W

B.電動機應增加的功率為200W

C.在一分鐘內因煤與傳送帶摩擦生的熱為6.0×103J

D.在一分鐘內因煤與傳送帶摩擦生的熱為1.2×104J

分析：此道例題可以通過能量守恒定律進行分析。煤流到傳送帶之后，其在摩擦力的作用下所產生的初速度為0，并進行的是勻加速直線運動。此時，摩擦力對煤做的功是正功，對傳送帶所做的功是負功。這時候，傳送帶多做的功就會進行轉化，形成煤的動能以及系統之間的熱量。也就是說，摩擦力所產生的能量進行了轉化，而要想找到本題的正確答案，則需要對能量守恒定律有準確的理解，根據能量守恒定律對此問題進行準確解答。

2.光學中的能量守恒。光學中的能量守恒指的是在光的照射下，物體發射電子的現象，此被稱為光電效應。在愛因斯坦的光電效應方程式表達中，21mv2=hv-W。此公式表達的是金屬中電子吸收光子的能量，其中一部分能量用于克服原子核對電子的引力做功，也就是常說的逸出功；另一部分多余的能量為電子離開金屬表面所具有的動能。因此，愛因斯坦的方程表達式，正是能量守恒定律的外在表現。在光學中，很多理論知識在學習時比較抽象，但是運用能量守恒定律進行總結和分析，其能量的轉化就會變得較為容易。因此，在光學中我們同樣需要運用能量守恒定律幫助我們對其進行更好的學習。

3.電磁感應中的能量問題。電磁感應的過程是能量的轉化和守恒的過程，導體切割磁感線或磁通量發生變化在回路中產生感應電流，機械能或其他形式的能便轉化為電能；感應電流做功，又可使電能轉化為機械能或電阻的內能等；電磁感應的過程總是伴隨著能量轉化的過程，因此在分析電磁感應問題時，應牢牢抓住能量守恒這一基本規律，分析清楚有哪些力做功，就可知道有哪些形式的能量參與了相互轉化，然后借助于動能定理或能量守恒定律等規律求解。

電能求解的三種主要思路：

（1）利用克服安培力做功求解：電磁感應中產生的電能等于克服安培力做的功；

（2）利用能量守恒求解：機械能的減少等于產生的電能；

（3）利用電路特征求解：通過電路中所產生的電流來計算。

三、做好中學物理能量教學的措施

1.課前要預習準備。課前準備能夠提高上課的效率，所以教師可以在上課前針對課堂教學內容給學生布置一些思考作業，例如讓學生思考能都能夠以那些形式存在，不同形式的功和能之間都能夠怎么轉化，而課堂上就以此為出發點，講解能量的形式和功能的轉化.

2.課后要復習鞏固。現在的學習很多都只是在課堂上短短的幾十分鐘的時間里，而課后學生很少會主動的復習鞏固，由于學生對于復雜知識點的理解程度比較差，所以課堂時間是遠遠不夠的，所以教師在課后可以針對學生的理解難點設置專門的答疑課、習題課等，針對某一知識點，把能夠與之相關聯的知識點羅列出來，逐一進行講解，幫助學生理解問題，學會分析問題的切入點。

3.物理思維的培養是關鍵。教育提倡素質教育，倡導因材施教，所以相較于基礎知識的教學來說，物理思想方法的教學顯得更為重要，使學生養成善于質疑的良好習慣，讓學生的思維變得更加靈活，從而才能充分調動他們學習的積極性，達到事半功倍可見，以能量守恒定律為主線，把中學物理的主要內容貫穿起來組成知識網絡，進而把實驗觀察和理論分析相結合，有助于學生“看根”，去認識物理規律。放能量守恒定律之“矢”，射認識現象、掌握規律之“的”。讓學生掌握物理規律間的內在聯系。通過歸納、演繹組成知識序列，以鞏固舊知識，啟迪新知識，培養學生分析問題，解決問題的實際能力。

參考文獻：

[1]崔曉鐘，李宏玲.能量轉換與守恒定律初探[J].遼寧教育學院學報，1998（5）.