高中物理高考中能量守恒定律的綜合應用

楊黎明

摘 要：眾所周知，在我們進行高中學習時，和其他學科相比，物理學科是一門能應用在實際生活中的科目。能量不僅是很衡量物質運動的基本量度，同時也是人類對客觀事物進行研究的主要理論依據，學生如果可以充分把握這種一知識點，并將其應用于解決實際物理問題中，不斷強化物理學習能力，提升物理學習效果。

關鍵詞：高中物理;能量守恒定律;應用

物理學研究的是物質運動最基本最普通的形式，包括機械運動、分子熱運動、電磁運動、原子和原子核內的運動等。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[1]。能量守恒的定義為能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，只能是一個物體傳給另一個物體，并且能量間的形式也是可以相互轉化的，在自然界中去，能量守恒定律被發現以后，就成為了解決現實問題的重要定律和依據[2]。在高中物理高考中，教師應該結合自身的經驗，幫助學生理解學習并掌握能量守恒定律。

一、 能量守恒定律在高中物理的教學

高中物理的能量守恒是一個最為簡單也是最為普遍的應用，能量守恒定律是高中階段學習的重要定律之一，也是解答高中物理題目的重要理論依據。但是，由于能量守恒定律涉及面廣，邏輯思維復雜以及抽象性突然等特點，因而要注意能量守恒定律適應成立的條件。高中物理學習大多涉及能量，如：電場能、分子運動內能、電能等等，對于可以運用公式進行計算的能量，則直接導入公式即可;而對于無法運用公式進行能量計算的，則可以尋找其功能關系加以轉化，學生通過學習和總結，以此來增加對功能關系的理解和辨析，從而運用能量守恒定律來解決實際問題。能量守恒定律的基本形式是能量的總和不變，也即在某一時刻的能量總和必然等于另一時刻的能量總和。學以致用是學習的最終目的，學習能量守恒定律也不例外。學習的最終目的是是讓學生能夠靈活運用能量守恒定律去解決實際問題，也可以升華學生對能量守恒定律的理解。比如，一輛小車現停放在一個平面上，這個平面是光滑的。而這時，該平面上的一個物體，現需要沿著該水平的平面向上滑去，直到物體到達了一個既定高度后，在滑下來。已知，該輛小車質量是m，物體質量是M，并且，假設這個物體滑動速度是v0，那么，在此前提下，求這個向上滑動的物體能夠達最大高度是多少？根據題意，這就能夠運用到機械能守恒定律。

二、能量守恒定律在解決問題上的應用

能量守恒定律是物理定律中最基本的定律，當前我們所處的自然界中，一切物質的運動都要遵守這一基本規律。機械能守恒試題可以分為單體研究問題和多體問題，其中單個物體的機械守恒過于簡單和單一，高考題中基本不會出現，而是以考查多個物體組成的系統的機械能量守恒問題為主[3]。教學實踐中，教師要注重能量守恒定律的應用講解，幫助學生徹底掌握這一重要知識。

（一）機械能量守恒定律在問題解決上的應用

能量轉化和守恒定律是自然界的四大基本規律之一，機械能守恒定律又是能量守恒定律在機械運動中具體表現形式。機械能包括動能、重力勢能和彈性勢能能三種，在只有重力、彈力做功的情形下，系統的動能和兩種勢能發生發生相互轉化，機械能的總量保持不變。

例題：在一個傾角為0的光滑斜面上，質量分別為M和m的兩個物體通過一根跨過定滑輪的細繩相連，兩個物體初始都處于靜止的狀態，且m與地面高度是h，問m落地時速度是多少？解析：對于M、m和細繩構成的系統來說，總共有四個作用力。分別是M所受的重力Mg和m所受的重力mg，以及斜面對M的支持力N和滑輪對細繩的作用力F。首先M和m的重力做功但是不會影響系統的機械能總和，由于M是垂直于斜面，對于系統而言支持力N不做功。而滑輪對細繩的作用力F所做的功是機械能在系統內部進行的等量轉化，不會改變機械能總量，通過以上分析，該系統的機械守恒。

（二）能量守恒定律在力學解決問題上的解決

力學是高中物理知識的重點，幾乎貫穿于整個物理的學習過程中，運用能量守恒定律對物體受力進行分析，往往更容易發現物體在運動過程中能量的轉化。在不受外力的系統中，物體的機械能守恒[4]。對于受力物體的能量增加量或減小量等于外力對物體所做的正功或負功，能量守恒定律對于物體進行復雜運動，運動過程中有能量轉化、增加或減小的情況，通過運動學公式不容易求解的問題，往往有事半功倍的效果。

例如：木板A和物體B的質量為1kg，開始階段將木板A通過擋板固定在O點，隨后撤去擋板，A、B加速滑動，當A移動到距O點1m的E點時，將質量為5kg的物體C放到A上，物體C在木板A上滑動0.5m后，與A一起運動，最后停在F點，求EF之間的距離，假設系統中的摩擦因素都為μ=0.2.

分析：如果用運動學公式進行求解，會非常復雜，因此，可以將ABC三個物體看做是一個整體，物體B減小的重力勢能等于木板A與桌面的摩擦力做功加上物體C與木板A摩擦力做功之和，這樣既簡單，又高效。

結束語：綜合以上所述，能量守恒定律是一種一種常見的、普遍的定律，它通過對狀態和過程的確定，保持能量的恒定。高中物理的能量守恒定律是高中物理的重點知識，需要學生掌握能量守恒的知識，才能解答相關物理題目。

參考文獻

[1]孫同江. 淺議高中物理能量守恒定律的教學及應用[J]. 高中數理化， 2015（14）：37-38.

[2]李鑫. 高中物理學習中能量守恒定律的分析[J]. 經貿實踐， 2016（23）：267.

[3]肖澤政. 對高中物理中能量守恒定律的探析[J]. 神州， 2018（2）：225-225.

[4]譚文輝. 從高考題看兩個守恒定律的綜合應用[J]. 理科考試研究， 2012（1）：29-32.