對高中物理中能量觀點的討論

陳鵬安

摘 要：高中物理教材中，力是一條貫穿始終的紅線，能量的概念也是一條貫穿始終的紅線，掌握能量觀點，學好能量守恒定律，可以化解復雜的物理過程、簡化受力及運動分析，讓整個的問題變得更加清晰明了，節(jié)約解題時間。本文針對筆者對高中物理中能量觀點的理解進行闡述與分析。

關(guān)鍵詞：高中物理；能量觀點；分析

能量是貫穿整個高中物理學習中的基本概念，生活中的很多物理現(xiàn)象，都可以從能量角度去理解和演繹，無論在宏觀上來把握整體結(jié)構(gòu)，還是從微觀上解決物理問題，我們都需要掌握能量的概念，學會活學活用。

一、高中物理中能量觀點的學習困惑

“能量守恒”是高中物理課程的重要內(nèi)容，也是高考的必考點。在物理學習中，基于能量守恒定律的應用，可以將復雜的問題簡單化，是解決力學、熱學、電磁學等問題的有效手段。能量相關(guān)知識是高中物理的重難點教學內(nèi)容，也是很多同學在學習過程中的主要障礙，調(diào)查顯示，很多同學對于能量觀點，都缺乏系統(tǒng)的認知與理解，這表現(xiàn)在幾個方面：

首先，利用能量解決問題的能力較差，物理知識的學習要做到活學活用，很多同學知道能量觀點的概念，也知道能量觀點的產(chǎn)生背景，但是卻不知道如何應用這個觀點來解決問題，實際應用能力較差。在面對電磁學、力學等綜合性問題時，往往不知道從何左手，判斷不出功的位移問題，導致解題出現(xiàn)錯誤。

其次，對能量的應用錯誤。很多同學對于能量的知識點，只是理解表面的概念，沒有理清楚其中真正的關(guān)系，也沒有將自己在課堂中獲取的知識正遷移至其他能量轉(zhuǎn)化問題上。在解決問題時，忽略了重要的物理過程。

二、如何真正理解高中物理中的能量觀點

（一）能量守恒定律

能量守恒定律是高中物理學習中一條非常重要的定律，即：能量不會平臺無故的產(chǎn)生，也不會平白消失，只會發(fā)生變化或轉(zhuǎn)移，在變化與轉(zhuǎn)移過程中，能量總量是恒定的。關(guān)于這一內(nèi)容，也是高中物理的一項核心內(nèi)容，與很多能量定理，都有著密切的關(guān)聯(lián)，要學好高中物理，我們必須要弄清楚衡量守恒定律的概念和應用方法。在學習過程中，我發(fā)現(xiàn)很多同學在這一方面都存在問題，以這一常見問題為例：一個物體，在光滑水平面上，受到外力作用，保持加速運動狀態(tài)向前運動，那么物體能量始終守恒嗎？關(guān)于這個問題，很多同學都模棱兩可，正確的答案應該是，物體能力處于增加狀態(tài)。究其根本原因，是由于物體在運動時，遭受外力作用，外力會對物體做功，物體接受了外界的能量，因此，在分析時，我們必須要將施力物體納入整個系統(tǒng)中進行分析，因此，系統(tǒng)能量并不守恒。

根據(jù)總結(jié)可以得出，只有一個系統(tǒng)在處于孤立狀態(tài)時，能量才是守恒的，我們在判斷類似問題時，需要仔細觀察物體的運動過程，看有沒有外界能量的輸入，如果有外界能量，那么系統(tǒng)就不是孤立狀態(tài)，總能量將會持續(xù)上升。如果系統(tǒng)對外部輸出能量，那么系統(tǒng)也不是孤立狀態(tài)，總能量呈現(xiàn)出持續(xù)下降趨勢，無論是上升還是下降，都不處于能量守恒狀態(tài)。

（二）機械能守恒定律

機械能守恒定律也是一個重要的概念，從本質(zhì)上而言，機械能守恒定律屬于一種特殊的能量守恒定律，與能量守恒定律既有關(guān)聯(lián)，也存在差異。在整個的解題過程中，能量守恒是主角，也是破題的關(guān)鍵。我們在能量守恒的學習中，要善于分析應用。對于這一問題，我們可以通過這樣的例子來理解：

將一個半圓形凹槽置于水平面，假設凹槽摩擦力為零，那么質(zhì)點會從凹槽另外一端滾下。經(jīng)過分析得知，在運動過程中，小球不會受到摩擦力的影響，凹槽也不會對小球做功，系統(tǒng)不存在外界能量的輸入與輸出，我們可以將這個系統(tǒng)作為一個孤立的系統(tǒng)，因此，質(zhì)點在運動過程中，總能量是守恒的。也就是說，在運動系統(tǒng)中，質(zhì)點重力勢能、動能、凹槽動能處于不斷的轉(zhuǎn)化過程中，上述能量都是機械能，因此，我們可以得出，機械能守恒定律是能量守恒定律的特殊表現(xiàn)。兩者的不同之處在于成立條件的差異，機械能守恒定律僅僅存在于有機械能轉(zhuǎn)化的系統(tǒng)中。

（三）動能定理

在對運動系統(tǒng)開展受力分析時，我們可以采用兩種方式：第一種方式，就是從整體分析法出發(fā)，對由多個物體組成系統(tǒng)的受力情況進行系統(tǒng)的分析；第二種方式，采用隔離分析法，將系統(tǒng)中的物體分離出來，進行單獨的受力分析。第二種方式便是動能定理的變現(xiàn)，動能定理可以描述為，在系統(tǒng)受到外力的情況下，整體合外力功就是這一部分的動能變化。在高中階段，動能定理的難度不高，我們常見的解題，也只是涉及質(zhì)點動能的分析，只要找出關(guān)鍵問題，便可以順利得到答案。

根據(jù)動能定理的描述可以得出，質(zhì)點受合外力做功大小，與質(zhì)點能量的變化是相同的，關(guān)于這一問題，教材中尚未有明確的闡述，這導致很多同學在學習時，會出現(xiàn)困惑。經(jīng)過仔細分析，可以得出，如果物體所受外力功大小是0，且在運動過程中沒有受到外力的作用，也沒有與外界進行能量交換，物體能量應該是恒定的。

三、結(jié)語

高中物理中有大量的難點知識，在很多難點問題的解答中，運用常規(guī)的分析方法，難以獲得良好的解決效果。但巧妙的運用能量守恒，可以化解復雜的物理過程、簡化受力及運動分析，讓整個的問題變得更加清晰明了，提高了問題解決的效率及準確性。

參考文獻

[1]陳泉源.分析功能關(guān)系及能量守恒問題[J].中國校外教育，2017（03）.

[2]楊杰.關(guān)于高中物理復習的幾點建議[J].科學咨詢（教育科研），2018（01）.

[3]韓若冰.淺談從生活中學習高中物理——建筑中的高中物理[J].數(shù)字通信世界，2018（01）.

[4]李亦辰.高中物理知識發(fā)生的三步曲[J].中國高新區(qū)，2018（03）.