對高中物理中能量守恒定律的探析

肖澤政

摘要：高中物理是一門非常重要的學科，在我們的平常生活中，具有非常大的應用性和實踐性。對于高考而言，學好高中物理對于我們很多高中生來說至關重要。高中物理從力的相互作用到電磁學均涉及了能量的轉換，因此能量守恒定律在高中物理學習中具有重要作用。正確并巧妙使用能量守恒定律有助于快速解決一些復雜的高中物理問題。

關鍵詞：高中物理；能量守恒；難點分析

一、能量守恒定律簡述

所謂能量守恒是指在一個體系中，某個物體某種能量的改變必然會引起另一個物體或其本身的能量發生變化，但不管體系之間的物體發生怎么的變化，其體系總能量之和是不會改變的。根據課程所學，高中物理涉及的能量守恒問題主要有以下幾類：（1）機械能與機械能之間的轉換。（2）機械能與電磁場相結合的能量問題。（3）能量守恒與動量守恒相結合的問題。

二、能量守恒問題的難點分析

能量守恒思想始終貫穿高中物理，所以熟練使用能量守恒定律是獲得物理高分的基礎。結合高中所學知識和往年試題，能量守恒問題的難點主要有以下幾點：

（一）正確選取研究對象

高中物理中與能量有關的題型有許多，如果可以運用能量守恒定律解題，就可以省去大量的中間步驟，直接得出結果。能量守恒問題的難點在于如何正確選取研究對象，因此抓住問題的關鍵，選取合適的研究對象就成為解題的重點。關于如何把握研究對象，可以記住一些常用的結論，這也是解題的技巧。

（二）靈活選取零勢能面

關于能量守恒定律的另一個難點就是零勢能面的選取，因為在高中物理題中大多涉及到勢能，所以零勢能面的正確選取就非常重要。

三、能量守恒定律在解題中的應用

能量守恒定律對物理解題有著很大的幫助，以下將舉例說明能量守恒定律在解題中的應用。

（一）在力學與運動學問題中的應用

能量守恒定律在力學與運動學問題中的應用是最常見的題型，把握各動能、勢能之間的能量轉化是解題的關鍵。如下面這個例題：

例題1：一塊質量是m=2kg的小木塊的半徑是R=1.25m。在光滑的圓弧軌道上從A點由靜止開始往滑下，圓弧的軌道是豎直的，被固定在某一面上，最底端B點切線是水平的。a、b兩輪的半徑是r=0.4m，滑塊和傳送帶之間的動摩擦因數μ=0.1，傳送帶右端點C與水平地面的距離為h=1.25m，C的垂直投影到點E上。取g=10m/s2。

（1）若傳送帶達到靜止時，滑塊剛好在b輪的頂點C處由傳送帶滑下，那么B、C兩點間的相距多遠？

（2）當a、b兩輪按照某個角速度順時針旋轉時，滑塊從C點做離心運動到達地面上的D點，如果C、D兩點的距離是3m。試問：a、b兩輪轉動的角速度和滑塊與傳送帶間產生的內能是多少。

分析：（1）由題意可知，滑塊從A到B由機械能守恒有：

滑塊由B到C，由動能定理：

滑塊恰能在C點離開傳送帶：

解得x=10.5m。

（2）設滑塊從C點飛出的速度為

，a、b兩輪轉動的角速度為ω，則

解得ω=15rad/s.

滑塊在傳送帶上加速過程，根據牛頓運動定律及功能關系有：

對滑塊有：-μmg=ma

滑塊加速時間：

滑塊位移為：

傳送帶移動的距離：

產生的內能：

解得Q=1J.

由此可研究對象的選取以及動能、勢能之間的能量轉化關系是解題的關鍵。

（二）機械能守恒問題

例題2：均質鏈條總長L，放置于光滑水平面上，水平面距離地面高為2L，均質鏈條的1/5懸垂與水平面上，鏈條開始時刻靜止，在t=0時釋放，試問均質鏈條下端第一次接觸地面時均質鏈條的速度。

分析：因為涉及到重力勢能問題，首先我們應該選取一個零勢能面做參考點。最終鏈條一端接觸地面，故選取地面為零勢能面。則有：

由此便可求解出鏈條剛落地時的速度。

四、總結

能量守恒定律是高中物理學習中使用最多的一個定律也是最為重要的定律之一，對于這個定律，要做到了然于心，才能快速有效的求解高中物理中的力學、運動學等與能量守恒相關的問題。對于能量守恒，最為基礎的就是分析能量變化，對每一道與能量守恒有關的題目，首要任務就是分清楚體系中哪些物體發生了能量變化，由什么能轉換為了什么能，這樣才能保證題目的正確率，并且真正掌握能量守恒的含義，對于學習其它物理知識的學習有所幫助。

參考文獻：

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