試論能量守恒在解決高中物理問(wèn)題方面的應(yīng)用

王禹涵

摘 要：能量守恒在解決物理問(wèn)題的同時(shí)起著較為重要的作用。在看待能量守恒時(shí)，并不能片面地對(duì)其進(jìn)行判斷，力學(xué)、電磁學(xué)以及熱學(xué)都在能量守恒的涵蓋范圍之內(nèi)。在上述內(nèi)容充分融合的基礎(chǔ)之上，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)能量守恒的獲取。在高中物理中對(duì)能量守恒進(jìn)行科學(xué)應(yīng)用是一種必然的趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：高中物理；能量守恒；問(wèn)題；解決措施

在高中物理課程中，能量守恒作為不可缺少的一部分內(nèi)容存在，也是高考涉及到的一個(gè)必考問(wèn)題。在學(xué)習(xí)物理的過(guò)程當(dāng)中應(yīng)用能量守恒定律，可進(jìn)一步簡(jiǎn)化較為復(fù)雜的問(wèn)題。在解決力學(xué)、熱學(xué)以及電磁學(xué)等問(wèn)題時(shí)起著較為重要的作用。系統(tǒng)性較強(qiáng)是高中物理知識(shí)的明顯特征，這要求學(xué)生必須實(shí)現(xiàn)對(duì)整體性知識(shí)的進(jìn)一步掌握，尤其是要在運(yùn)用知識(shí)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)問(wèn)題的逐步分析與解決。這對(duì)學(xué)生知識(shí)掌握的連貫性提出較高要求。

一、能量守恒在機(jī)械運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用

能量守恒并不是孤立的存在于高中課程內(nèi)容當(dāng)中，與力學(xué)之間有著不可分割的密切聯(lián)系。在學(xué)習(xí)以及解答問(wèn)題過(guò)程當(dāng)中靈活應(yīng)用能量守恒定律，可實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜力學(xué)問(wèn)題的有效化解。物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程當(dāng)中會(huì)伴隨著多種能的轉(zhuǎn)化，主要包括機(jī)械能、勢(shì)能以及熱能。在求得系統(tǒng)動(dòng)能的改變量時(shí)，需要對(duì)外力與系統(tǒng)力的做功之和進(jìn)行計(jì)算。通過(guò)對(duì)能量守恒方法的靈活應(yīng)用，受力復(fù)雜的系統(tǒng)可不斷簡(jiǎn)化自身的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。

如下圖所示，在光滑的水平面上，放置著A、B兩個(gè)物體，中間由彈簧連接。mB=1/2mA。現(xiàn)在外力F作用于物體B，對(duì)彈簧做功W。現(xiàn)將外力撤出，當(dāng)物體A離開墻壁之時(shí)，彈簧最大的彈性勢(shì)能為多大？

如果使用常規(guī)的受力方法對(duì)上題進(jìn)行解答并不能獲得正確的答案，因此我們需要從能量守恒角度著手。“A、B”在這一過(guò)程中作為一個(gè)整體存在，A離開墻壁的前后可實(shí)現(xiàn)對(duì)兩大守恒定律的滿足，分別為機(jī)械能守恒以及動(dòng)能守恒。也就是說(shuō)彈簧的彈性勢(shì)能在A、B速度一致時(shí)可獲取最大值，這也是上述問(wèn)題破解最為關(guān)鍵的內(nèi)容。

能量守恒在整個(gè)問(wèn)題的解答過(guò)程當(dāng)中都占據(jù)基礎(chǔ)與核心位置。學(xué)生在學(xué)習(xí)能量守恒時(shí)，不單要牢牢掌握理論知識(shí)，還要在解決問(wèn)題時(shí)靈活應(yīng)用。在多種狀態(tài)之下，合理選擇動(dòng)能守恒以及機(jī)械能守恒，實(shí)現(xiàn)對(duì)解題效率的進(jìn)一步提高。把握臨界點(diǎn)是該題分析與解決最為重要的一個(gè)突破口，也作為一個(gè)支點(diǎn)對(duì)能量守恒的應(yīng)用進(jìn)行支撐。學(xué)生需要在日常學(xué)習(xí)以及訓(xùn)練中，針對(duì)能量守恒應(yīng)用進(jìn)行不斷強(qiáng)化與練習(xí)，真正意義上提升自身的解題能力。

二、能量守恒在電磁場(chǎng)的應(yīng)用

高中學(xué)生在面臨高考時(shí)也會(huì)涉及到電磁學(xué)的問(wèn)題。因此，在學(xué)習(xí)電磁場(chǎng)問(wèn)題時(shí)面對(duì)的主要問(wèn)題，就是如何實(shí)現(xiàn)對(duì)能量守恒的靈活應(yīng)用。與機(jī)械運(yùn)動(dòng)進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，帶電物體的做功與電勢(shì)能變化之間呈現(xiàn)出一種相等的狀態(tài)。“W=.△Ep”可對(duì)其進(jìn)行直觀體現(xiàn)。這說(shuō)明我們?cè)陔姶艑W(xué)中應(yīng)用能量守恒最為重點(diǎn)的內(nèi)容就是，實(shí)現(xiàn)對(duì)電能與其他能之間轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確掌握。電磁感應(yīng)定律、歐姆定律以及楞次定律，是高中電磁學(xué)領(lǐng)域所涉及到的幾個(gè)主要知識(shí)點(diǎn)，電磁場(chǎng)能量守恒都可通過(guò)這些知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行較為直觀的反應(yīng)。在系統(tǒng)的學(xué)習(xí)電磁學(xué)過(guò)程當(dāng)中，科學(xué)應(yīng)用能量守恒具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。電磁場(chǎng)整體知識(shí)存在一種較為抽象的問(wèn)題，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程當(dāng)中面臨較大阻礙。在解題過(guò)程當(dāng)中更是毫無(wú)頭緒可言，長(zhǎng)期的此種狀態(tài)下學(xué)習(xí)，會(huì)嚴(yán)重挫傷學(xué)生的自信心與學(xué)習(xí)熱情。教師可在這一過(guò)程當(dāng)中利用能量守恒定律，引導(dǎo)學(xué)生更加直觀的了解電磁場(chǎng)題目。在抽象的知識(shí)中實(shí)現(xiàn)對(duì)難點(diǎn)的逐步化解。

在電磁場(chǎng)中靈活應(yīng)用能量守恒是簡(jiǎn)化問(wèn)題的有效途徑。在建立直觀解題思維時(shí)，可對(duì)多種方法進(jìn)行使用，現(xiàn)階段最為普遍的就是應(yīng)用能量守恒定律。在能量守恒的基礎(chǔ)上，客觀分析電勢(shì)能是電磁場(chǎng)題目破解最為關(guān)鍵的內(nèi)容，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)所需求解東西的準(zhǔn)確獲取。高中學(xué)生在學(xué)習(xí)電磁場(chǎng)相關(guān)方面知識(shí)時(shí)會(huì)面臨諸多阻礙，但是在掌握能量守恒的前提下可順利化解電磁場(chǎng)方面的知識(shí)與題目。這種解題方法是一種較為常規(guī)的方式，學(xué)生可在日常學(xué)習(xí)與訓(xùn)練中針對(duì)能量守恒進(jìn)行重點(diǎn)訓(xùn)練。

三、能量守恒在熱學(xué)中的應(yīng)用

能量守恒與熱學(xué)板塊之間的關(guān)系較為密切，作為最常用的知識(shí)點(diǎn)存在于熱學(xué)板塊當(dāng)中，在解決熱學(xué)問(wèn)題時(shí)，可將能量守恒作為支點(diǎn)與突破口進(jìn)行使用。熟練掌握能量之間的轉(zhuǎn)化是熱學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)所必須滿足的條件，這也是順利應(yīng)用能量守恒的基礎(chǔ)與前提。熱學(xué)會(huì)涉及到相當(dāng)多的知識(shí)點(diǎn)，氣體壓強(qiáng)以及做功都在其中。下圖所示的問(wèn)題情境作為最常見的題型存在于熱學(xué)題型當(dāng)中。氣體通過(guò)電熱絲在封閉的右側(cè)進(jìn)行加熱，這是內(nèi)能不斷增加的主要原因。溫度也會(huì)在這一過(guò)程中隨之發(fā)生改變，整體呈現(xiàn)出不斷升高的趨勢(shì)。在右側(cè)壓強(qiáng)不斷增加的同時(shí)，活塞得以順利運(yùn)動(dòng)，也就是說(shuō)左邊氣體的動(dòng)力來(lái)源為右邊氣體。學(xué)生需要在全面分析問(wèn)題的基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)對(duì)這類問(wèn)題的有效解答，這要求學(xué)生在學(xué)習(xí)熱學(xué)的同時(shí)，必須進(jìn)一步熟悉掌握能量守恒定律。保證解題的準(zhǔn)確性不會(huì)受到影響。

四、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述分析可以發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)性、整體性的物理知識(shí)是高中生學(xué)習(xí)所必須充分考慮的內(nèi)容，這是進(jìn)一步強(qiáng)化動(dòng)能守恒應(yīng)用的重要前提。利用常規(guī)分析法解答諸多物理問(wèn)題，并不能實(shí)現(xiàn)對(duì)理想解決效果的獲取。可在利用能量守恒的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜物理過(guò)程的巧妙簡(jiǎn)化。在靈活使用能量守恒的基礎(chǔ)上，受力以及運(yùn)動(dòng)分析也可以更為直觀的體現(xiàn)出來(lái)。清晰明了的問(wèn)題對(duì)學(xué)生問(wèn)題解決效率以及準(zhǔn)確性的提升有推動(dòng)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃致睿.如何用能量守恒分析高中物理問(wèn)題[J].科技與企業(yè)，2016（2）：191.

[2]陳德志.探究運(yùn)用能量守恒定律解決高中物理問(wèn)題的方法[J].廣西教育，2017（6）：162.163.