能量守恒在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用分析

邱國民

【摘 要】能量守恒定律在揭示客觀自然規(guī)律的同時(shí)，也說明了客觀物質(zhì)世界中的能量并不會(huì)消失，只是從一種形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形態(tài)。能量守恒定律實(shí)際上證明的是一種物質(zhì)傳遞的過程。作為高中物理學(xué)習(xí)中的重要內(nèi)容之一，能量守恒定律在解決力學(xué)、電學(xué)等問題上均有所應(yīng)用。本文就將通過闡述能量守恒定律內(nèi)容與應(yīng)用意義，探究在高中物理教學(xué)中能量守恒定律應(yīng)用的原則與方法，希望通過本文的討論與探究能夠促進(jìn)高中物理教學(xué)水平及教學(xué)思路的開拓，給廣大高中物理教師的課堂教學(xué)提供一些參考和幫助。

【關(guān)鍵詞】能量守恒;高中物理;應(yīng)用分析

能量守恒定律作為高中物理教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容，不但在解決高中力學(xué)和電學(xué)問題上有重要應(yīng)用，對(duì)于解決生活中的實(shí)際物理問題也有一定應(yīng)用價(jià)值。能量守恒定律的學(xué)習(xí)與掌握對(duì)于開拓學(xué)生物理學(xué)習(xí)思路、提高物理知識(shí)綜合應(yīng)用能力都有所幫助。在高中物理學(xué)習(xí)中掌握能量守恒定律應(yīng)用方法就應(yīng)該先從明確能量守恒定律內(nèi)容與應(yīng)用意義出發(fā)。

一、能量守恒定律內(nèi)容與應(yīng)用意義概述

（一）能量守恒定律的內(nèi)容

作為自然界的客觀規(guī)律之一，能量守恒定律揭示了能量不會(huì)憑空消失和產(chǎn)生，而只會(huì)進(jìn)行不同形式之間的轉(zhuǎn)化這一客觀規(guī)律。能量守恒定律在高中物理學(xué)習(xí)中具有廣泛應(yīng)用，可適用于所有能量轉(zhuǎn)化問題的解決。運(yùn)用能量守恒定律和物理學(xué)思維解決問題的能力是高中生在物理學(xué)習(xí)中應(yīng)該掌握的基本內(nèi)容。

（二）能量守恒定律的應(yīng)用意義

作為高中物理教學(xué)中的重要內(nèi)容，能量守恒定律幫助學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中了解力學(xué)和電學(xué)的本質(zhì)，將抽象的物理問題轉(zhuǎn)化為具有實(shí)際客觀性的具象化展示。通過對(duì)能量守恒定律的學(xué)習(xí)，學(xué)生更容易建立起能量轉(zhuǎn)化和傳遞的場(chǎng)景化認(rèn)知，對(duì)于促進(jìn)學(xué)生理解力學(xué)和電學(xué)中的物理問題、構(gòu)建系統(tǒng)且科學(xué)的物理知識(shí)體系有積極作用。在高中物理教育以素質(zhì)教育及創(chuàng)新思維為教育目標(biāo)、以分?jǐn)?shù)考察為教學(xué)評(píng)價(jià)的教學(xué)方式下，能量守恒定律的應(yīng)用在各類物理考試當(dāng)中也是重難點(diǎn)知識(shí)。在高中物理學(xué)習(xí)中，掌握好能量守恒定律不但能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)生對(duì)于機(jī)械能守恒、動(dòng)能、電勢(shì)能守恒等問題的理解，實(shí)現(xiàn)物理規(guī)律的深入認(rèn)識(shí)和應(yīng)用，而且也能促進(jìn)學(xué)生物理思維的建立以及物理解題能力的提升。能量守恒定律的抽象性與學(xué)習(xí)難度大的特性雖然給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來一定困難，但是只要掌握科學(xué)學(xué)習(xí)方法，注意學(xué)習(xí)效率和效果的提升，高中物理學(xué)習(xí)問題將迎刃而解。

二、高中物理教學(xué)中能量守恒定律應(yīng)用原則

在高中物理課堂中，應(yīng)注意能量守恒定律的教學(xué)應(yīng)用要注意以下事項(xiàng)，明確能量守恒定律應(yīng)用的原則。

（一）能量守恒定律研究對(duì)象的適宜性

高中物理教學(xué)中，能量守恒定律常被應(yīng)用于解決一些簡單的現(xiàn)實(shí)問題。彈簧受力問題、引力作用下的力學(xué)問題等都是能量守恒定律慣常解決的問題。在這些現(xiàn)實(shí)問題的解決過程中，適宜的能量守恒定律研究對(duì)象的選擇對(duì)于解決物理問題是很關(guān)鍵的。

（二）需先判斷能量守恒定律的應(yīng)用條件

能量守恒定律對(duì)于單個(gè)物體或者系統(tǒng)都具有應(yīng)用，在判斷能量守恒定律適用性時(shí)應(yīng)該先判斷其成立條件。以單個(gè)物體為例，需要重力或者彈力做功前提下才適用，而在以力學(xué)系統(tǒng)為研究對(duì)象時(shí)，則需要系統(tǒng)內(nèi)動(dòng)能和重力勢(shì)能能夠轉(zhuǎn)化，才可以應(yīng)用能量守恒定律。

（三）能量守恒定律問題的功能關(guān)系切入

在高中物理問題的解題中，遇到涉及電場(chǎng)能、電能和內(nèi)能等問題且無法用公式直接計(jì)算能量時(shí)，可以注意通過其他功能關(guān)系的轉(zhuǎn)化，可以通過獲得不同能量變化下力的做功來實(shí)現(xiàn)功能關(guān)系的分析，從而更便捷的實(shí)現(xiàn)運(yùn)用能量守恒定律解決現(xiàn)實(shí)問題。

三、能量守恒定律在高中物理教學(xué)中的認(rèn)知與應(yīng)用分析

（一）高中物理教學(xué)中對(duì)于能量守恒定律的科學(xué)認(rèn)知

只有對(duì)于能量守恒定律有科學(xué)的認(rèn)知，明確能量守恒定律所揭示規(guī)律的本質(zhì)，才能更好地運(yùn)用能量守恒定律去解決物理解題和現(xiàn)實(shí)生活中所遇到的物理問題。在進(jìn)行能量守恒定律的學(xué)習(xí)中，我們需要認(rèn)識(shí)到能量守恒定律所應(yīng)用的研究范圍涉及的領(lǐng)域和系統(tǒng)十分廣泛。無論在研究單個(gè)物體還是對(duì)于整個(gè)體系的考察都能夠用到能量守恒定律，只有對(duì)于物理題干準(zhǔn)確理解、對(duì)于知識(shí)點(diǎn)合理運(yùn)用，找到系統(tǒng)之中機(jī)械能轉(zhuǎn)化的脈絡(luò)，才能解決能量守恒定律下的物理問題。另外能量守恒定律的研究中，地球引力所引發(fā)的重力是影響能量守恒定律過程研究的重要內(nèi)容。在力學(xué)問題的研究中，學(xué)生需要明確物體受到重力作用和只有重力做功的區(qū)別。在一部分物理題目中，雖然物體受力作用復(fù)雜，但是力所做功卻并未表現(xiàn)，也就是說功的代數(shù)和是0，但是我們要了解，重力在這一過程中是做功的。

（二）能量守恒定律的應(yīng)用分析

能量守恒定律在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用十分廣泛，下面將通過具體例題來解析能量守恒定律在高中物理教學(xué)中解決問題的實(shí)際應(yīng)用。

1.能量守恒定律在解決力學(xué)問題中的應(yīng)用分析

例1：某物體在粗糙斜面之上以均速狀態(tài)從頂端下滑至底端，則其能量狀態(tài)表現(xiàn)為怎樣的變化（ ）。

A.物體的重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能

B.物體一部分的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能

C.物體機(jī)械能實(shí)現(xiàn)到內(nèi)能的全部轉(zhuǎn)化

D.物體的重力勢(shì)能減少，動(dòng)能增加，重力勢(shì)能和動(dòng)能之間呈現(xiàn)反比例變化

解題分析：通過對(duì)于題目的分析，我們可知兩個(gè)已知條件，第一，物體運(yùn)動(dòng)為勻速;第二，物體狀態(tài)為下滑。通過以上條件可以得知物體的動(dòng)能在勻速下滑過程中不會(huì)發(fā)生改變。但因?yàn)槲矬w處于下滑狀態(tài)，所以物體的勢(shì)能是不斷減少的，根據(jù)能量守恒定律，能量不會(huì)消失，只會(huì)轉(zhuǎn)化，所以該物體減少的勢(shì)能一定轉(zhuǎn)化為其他能量，由于在物體運(yùn)動(dòng)過程中并無其他外力作用，而斜面為粗糙斜面，所以可以得知物體在下滑過程中一定與粗糙表面產(chǎn)生了摩擦，而摩擦生熱現(xiàn)象導(dǎo)致減少的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。通過以上的分析我們可以得知C為正確答案。

通過對(duì)于例1的分析，我們可以知道在只有重力做功的系統(tǒng)內(nèi)，物體的動(dòng)能和勢(shì)能、勢(shì)能和內(nèi)能之間是可以進(jìn)行相互轉(zhuǎn)化的，在這一轉(zhuǎn)化過程中機(jī)械能總量保持不變。在應(yīng)用能量守恒定律解決高中物理問題中，我們需要重點(diǎn)對(duì)于物體受力狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行分析。通過這兩方面的分析探究物體在系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)化過程，明確能量守恒定律的應(yīng)用方法。

2.能量守恒定律在解決電學(xué)問題中的應(yīng)用分析

除了在解決力學(xué)問題中具有應(yīng)用價(jià)值，對(duì)于電學(xué)問題，能量守恒定律也具有適用性。在電學(xué)問題解答中，能量守恒定律主要用于解決帶電物體在電力場(chǎng)中的受力和運(yùn)動(dòng)問題。在電力場(chǎng)中，帶電物體受到電力場(chǎng)中力的作用，其做功與增加物體電力勢(shì)能的負(fù)值相等，這說明在電力場(chǎng)之中，電能和其他形式的能可以實(shí)現(xiàn)相互轉(zhuǎn)化，而總能量仍然保持不變。這就是能量守恒定律的具體體現(xiàn)。能量守恒定律在解決電學(xué)問題中楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律中均有應(yīng)用，這些電學(xué)相關(guān)問題都可以通過能量守恒定律來解決和分析。能量守恒定律應(yīng)用于電學(xué)問題的解決可以減少對(duì)于電學(xué)物理過程中細(xì)節(jié)的分析，而從能量守恒定律角度進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化關(guān)系的分析就可以。這樣通過分析能量等量關(guān)系來列式解決物理問題能夠提高物理解題效率。能量守恒定律在電學(xué)問題上的應(yīng)用作為高中物理教學(xué)中的重要內(nèi)容，有效開拓了學(xué)生的物理解題思路。

結(jié)束語

綜上所述，能量守恒定律作為物理教學(xué)知識(shí)體系的基礎(chǔ)，具有一定的抽象性和難度。但是學(xué)好能量守恒定律對(duì)于高中生解決物理中力學(xué)和電學(xué)問題、開拓物理解題思路、解決生活中的物理問題等方面都有重要應(yīng)用。如何在物理教學(xué)中更多的應(yīng)用能量守恒定律，培養(yǎng)學(xué)生能量守恒定律應(yīng)用方法和習(xí)慣，是高中物理教師需要不斷探索的內(nèi)容。

【參考文獻(xiàn)】

[1]劉娣.能量守恒在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用[J].文理導(dǎo)航（中旬），2017（05）：30

[2]潘曦昊.高中物理學(xué)習(xí)中能量守恒定律的分析[J].同行，2016（14）：431

[3]張子茜.如何用能量守恒分析高中物理問題[J].高考，2016（18）：167

[4]藍(lán)明浩.能量守恒定律在高中物理解題中的應(yīng)用分析[J].數(shù)字通信世界，2018（02）：71+153

[5]徐東興.例談能量觀點(diǎn)在動(dòng)力學(xué)問題中的應(yīng)用[J].湖南中學(xué)物理，2017（04）：73-75