談中學(xué)物理中的能量觀點及其應(yīng)用

杜瀟姍

摘 要：能量是中學(xué)物理知識體系中的一個重要的內(nèi)容，能量的知識幾乎存在于物理知識的各個方面，無論是學(xué)習(xí)力學(xué)知識，還是學(xué)習(xí)電磁學(xué)知識，都會涉及到能量的變化.因此，深入的理解能量的概念和意義，從能量的角度來分析和解決物理問題，具有非常重要的現(xiàn)實作用.然而，雖然能量具有重要的價值，但是現(xiàn)今的教學(xué)中存在很多的問題，課堂效率低下，導(dǎo)致學(xué)生不能很好地運用能量的知識來解決問題.所以本文通過分析教學(xué)中主要存在問題的兩個方面，來探究如何提高物理能量教學(xué)的能力和作用。

關(guān)鍵詞：中學(xué)物理；能量觀點；應(yīng)用

能量守恒定律是自然界的一條普遍而重要的規(guī)律，是貫穿中學(xué)物理的一根突出主線。中學(xué)物理的許多基本規(guī)律可由能量守恒定律歸納、演繹而來。教學(xué)實踐證明，用能量守恒定律歸納、演繹物理規(guī)律，可以加強中學(xué)物理各部分內(nèi)容間的橫向聯(lián)系，做到源于課本、高于課本、活于課本。

一、能量守恒定律

相比于長度、重量等物理量，能量無法被直接觀察到，并且具有多種形式，如動能、勢能、電磁能等等。在大自然發(fā)生的各式各樣的過程中，能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，從一個地方轉(zhuǎn)移到另一個地方，周而復(fù)始。而縱觀人類的技術(shù)史，我們已有的大量技術(shù)就是將一種形式的能量轉(zhuǎn)化為另一種形式，例如蒸汽機、發(fā)電機等等。大自然中的能量雖然可以在形式上發(fā)生轉(zhuǎn)化，在空間上進行轉(zhuǎn)移，但其總量卻不變。能量守恒定律最一般的表述形式是：“對于一個與外界無任何聯(lián)系的系統(tǒng)（稱為孤立系統(tǒng)或封閉系統(tǒng)）來說，系統(tǒng)內(nèi)各種形式的能量可以由一個物體傳給另一個物體，也可以由一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，但整個系統(tǒng)內(nèi)各種形式的能量總和保持不變。

二、中學(xué)物理中的能量的應(yīng)用

1.力學(xué)中的能量守恒。我們在力學(xué)的學(xué)習(xí)過程中，最先接觸到的是能量守恒定律。物體間的相互作用被稱之為力，如果物體僅僅受到重力和彈力的作用，那么物體間的能量就會在動能和勢能之間相互轉(zhuǎn)化，但是機械能的總量保持不變。此被稱為機械能的守恒與轉(zhuǎn)化，是能量守恒定律在力學(xué)中的表現(xiàn)，是解決力學(xué)問題的一條重要途徑。例題：如圖1所示，水平傳輸帶勻速前行，其速度是v=2.0m/s，A端上方在傳料斗中裝有煤。在閥門打開的時候，煤依照流量為Q=50kg/s滾落到傳送帶上。在煤與傳送帶達到同速之后，被運到B端。那么，煤在運送過程中，下列說法正確的是（）

A.電動機應(yīng)增加的功率為100W

B.電動機應(yīng)增加的功率為200W

C.在一分鐘內(nèi)因煤與傳送帶摩擦生的熱為6.0×103J

D.在一分鐘內(nèi)因煤與傳送帶摩擦生的熱為1.2×104J

分析：此道例題可以通過能量守恒定律進行分析。煤流到傳送帶之后，其在摩擦力的作用下所產(chǎn)生的初速度為0，并進行的是勻加速直線運動。此時，摩擦力對煤做的功是正功，對傳送帶所做的功是負功。這時候，傳送帶多做的功就會進行轉(zhuǎn)化，形成煤的動能以及系統(tǒng)之間的熱量。也就是說，摩擦力所產(chǎn)生的能量進行了轉(zhuǎn)化，而要想找到本題的正確答案，則需要對能量守恒定律有準確的理解，根據(jù)能量守恒定律對此問題進行準確解答。

2.光學(xué)中的能量守恒。光學(xué)中的能量守恒指的是在光的照射下，物體發(fā)射電子的現(xiàn)象，此被稱為光電效應(yīng)。在愛因斯坦的光電效應(yīng)方程式表達中，21mv2=hv-W。此公式表達的是金屬中電子吸收光子的能量，其中一部分能量用于克服原子核對電子的引力做功，也就是常說的逸出功；另一部分多余的能量為電子離開金屬表面所具有的動能。因此，愛因斯坦的方程表達式，正是能量守恒定律的外在表現(xiàn)。在光學(xué)中，很多理論知識在學(xué)習(xí)時比較抽象，但是運用能量守恒定律進行總結(jié)和分析，其能量的轉(zhuǎn)化就會變得較為容易。因此，在光學(xué)中我們同樣需要運用能量守恒定律幫助我們對其進行更好的學(xué)習(xí)。

3.電磁感應(yīng)中的能量問題。電磁感應(yīng)的過程是能量的轉(zhuǎn)化和守恒的過程，導(dǎo)體切割磁感線或磁通量發(fā)生變化在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，機械能或其他形式的能便轉(zhuǎn)化為電能；感應(yīng)電流做功，又可使電能轉(zhuǎn)化為機械能或電阻的內(nèi)能等；電磁感應(yīng)的過程總是伴隨著能量轉(zhuǎn)化的過程，因此在分析電磁感應(yīng)問題時，應(yīng)牢牢抓住能量守恒這一基本規(guī)律，分析清楚有哪些力做功，就可知道有哪些形式的能量參與了相互轉(zhuǎn)化，然后借助于動能定理或能量守恒定律等規(guī)律求解。

電能求解的三種主要思路：

（1）利用克服安培力做功求解：電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等于克服安培力做的功；

（2）利用能量守恒求解：機械能的減少等于產(chǎn)生的電能；

（3）利用電路特征求解：通過電路中所產(chǎn)生的電流來計算。

三、做好中學(xué)物理能量教學(xué)的措施

1.課前要預(yù)習(xí)準備。課前準備能夠提高上課的效率，所以教師可以在上課前針對課堂教學(xué)內(nèi)容給學(xué)生布置一些思考作業(yè)，例如讓學(xué)生思考能都能夠以那些形式存在，不同形式的功和能之間都能夠怎么轉(zhuǎn)化，而課堂上就以此為出發(fā)點，講解能量的形式和功能的轉(zhuǎn)化.

2.課后要復(fù)習(xí)鞏固?，F(xiàn)在的學(xué)習(xí)很多都只是在課堂上短短的幾十分鐘的時間里，而課后學(xué)生很少會主動的復(fù)習(xí)鞏固，由于學(xué)生對于復(fù)雜知識點的理解程度比較差，所以課堂時間是遠遠不夠的，所以教師在課后可以針對學(xué)生的理解難點設(shè)置專門的答疑課、習(xí)題課等，針對某一知識點，把能夠與之相關(guān)聯(lián)的知識點羅列出來，逐一進行講解，幫助學(xué)生理解問題，學(xué)會分析問題的切入點。

3.物理思維的培養(yǎng)是關(guān)鍵。教育提倡素質(zhì)教育，倡導(dǎo)因材施教，所以相較于基礎(chǔ)知識的教學(xué)來說，物理思想方法的教學(xué)顯得更為重要，使學(xué)生養(yǎng)成善于質(zhì)疑的良好習(xí)慣，讓學(xué)生的思維變得更加靈活，從而才能充分調(diào)動他們學(xué)習(xí)的積極性，達到事半功倍可見，以能量守恒定律為主線，把中學(xué)物理的主要內(nèi)容貫穿起來組成知識網(wǎng)絡(luò)，進而把實驗觀察和理論分析相結(jié)合，有助于學(xué)生“看根”，去認識物理規(guī)律。放能量守恒定律之“矢”，射認識現(xiàn)象、掌握規(guī)律之“的”。讓學(xué)生掌握物理規(guī)律間的內(nèi)在聯(lián)系。通過歸納、演繹組成知識序列，以鞏固舊知識，啟迪新知識，培養(yǎng)學(xué)生分析問題，解決問題的實際能力。

參考文獻：

[1]崔曉鐘，李宏玲.能量轉(zhuǎn)換與守恒定律初探[J].遼寧教育學(xué)院學(xué)報，1998（5）.