高中物理中能量守恒教學(xué)方法分析

孫麗潔

摘 要：高中物理在整個(gè)高中的科目學(xué)習(xí)中，是大多數(shù)學(xué)生學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。而在具體的高中物理教學(xué)中，能量守恒教學(xué)一直都是教學(xué)的一個(gè)難點(diǎn)，同時(shí)，這也是高考重要考點(diǎn)之一，所以學(xué)生對(duì)能量守恒的學(xué)習(xí)和掌握非常重要。教師在具體的教學(xué)中，應(yīng)對(duì)能量守恒在機(jī)械運(yùn)動(dòng)、分子熱運(yùn)動(dòng)以及電磁場(chǎng)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，豐富教學(xué)方式，降低學(xué)生學(xué)習(xí)難度。

關(guān)鍵詞：高中物理；能量守恒；教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：G63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-9132（2018）27-0085-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2018.27.049

能量守恒定律在高中物理來說是一個(gè)非常重要的知識(shí)點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行全面的學(xué)習(xí)和牢固地掌握可以在很大程度上提高學(xué)生的物理學(xué)習(xí)能力和物理認(rèn)知程度，大大降低學(xué)生學(xué)習(xí)其他物理知識(shí)的難度。能量守恒的問題并不是物理學(xué)中單獨(dú)存在的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，其內(nèi)容和物理學(xué)中電學(xué)、光學(xué)和熱學(xué)、力學(xué)等都有著極大地聯(lián)系，知識(shí)版塊之間相互貫穿、連接，可以解決物理學(xué)中非常多的問題。運(yùn)動(dòng)作為物理學(xué)中研究的一種基本物質(zhì)狀態(tài)，有多種多樣的種類，例如，機(jī)械的運(yùn)動(dòng)、分子運(yùn)動(dòng)，電磁運(yùn)動(dòng)等，而能量是衡量運(yùn)動(dòng)最基本也是最直接的度量方式，當(dāng)物體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的過程中，往往都伴隨著能量的傳遞或轉(zhuǎn)移。

一、能量守恒在機(jī)械運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用

機(jī)械運(yùn)動(dòng)是高中物理教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容之一，在具體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)過程中，物體做功產(chǎn)生機(jī)械能，并且轉(zhuǎn)為了熱能和其他的能量。所以根據(jù)具體的能量守恒定理，外力做功和內(nèi)能的總和形成了機(jī)械能的總和。也就是說，一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在受到外力作用的情況下，外力所對(duì)其做的功就是整個(gè)系統(tǒng)的能量改變量，但是如果整個(gè)系統(tǒng)受到的只是保守內(nèi)力做功，則不存在機(jī)械能和其他能量之間的轉(zhuǎn)化。通過以上的能量守恒定律的總結(jié)，可以求出其中具體發(fā)生變化的量，還可以求出通過其他條件很難求出的物理量，如物體的位移、內(nèi)能、變力做功和速度等。

例題1.如下圖所示，水平面上有兩個(gè)物體A和B，A和B用一根彈簧相連接，在外力F的作用下，壓縮彈簧做一定功，突然撤出外力F，請(qǐng)問A物體離開墻壁的最大彈性勢(shì)能是多少？已知A物體的質(zhì)量是B物體質(zhì)量的兩倍。

在這道題的解答中，如果是對(duì)系統(tǒng)整個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行剖析，求出每個(gè)具體的量，從而求出A物體的彈性勢(shì)能是不可能的，需要利用能量守恒定理，將A物體和B物體看做一個(gè)整體，而在A物體和B物體受力之前，一直到A物體和B物體離開墻壁后滿足能量守恒的定律，而經(jīng)過理論分析，當(dāng)A物體和B物體的速度相同時(shí)，A物體具有最大的彈性的勢(shì)能。所以具體解題可以從A物體正要離開墻壁時(shí)做出能量守恒等式W=mBν02，而在A物體和B物體的速度相同時(shí)，又可以做出機(jī)械守恒定律W=（mA+mB）ν2+E，同時(shí)結(jié)合動(dòng)量守恒定理公式求出最大彈性勢(shì)能。

二、能量守恒在分子熱運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用

能量守恒定律在分子的熱運(yùn)動(dòng)問題解決中也起到了很大的作用。當(dāng)分子進(jìn)行一定的熱運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一定的內(nèi)能，內(nèi)能和其他能量相互轉(zhuǎn)化，從而實(shí)現(xiàn)了熱傳遞的過程和做功的過程。在分子熱運(yùn)動(dòng)的過程中，內(nèi)能增加的能量等于在整個(gè)過程中外力對(duì)系統(tǒng)做的總功和熱傳遞。通過以上的定律和知識(shí)，可以解決分子熱運(yùn)動(dòng)的大多數(shù)能量轉(zhuǎn)化問題。

例題2.有一個(gè)物體在原地不動(dòng)，一個(gè)鉛彈用一定的速度擊打物體，在整個(gè)過程中，兩個(gè)物體的溫度增加了十二度。之后再用同樣的物體放在光滑的平面上，用相同的鉛彈相同的方式擊打物體并停留在其內(nèi)部，在這個(gè)過程中溫度提高了十一度。已知物體的質(zhì)量為M，鉛彈的質(zhì)量為m，請(qǐng)問物體和鉛彈之間的質(zhì)量比。

此題可以用熱力學(xué)知識(shí)首先得出氣體內(nèi)能的變化，再使用能量守恒定律來解決問題，充分利用質(zhì)量在其中的關(guān)系求出比值?？梢灾赖谝淮文芰孔兓疌（M+m）△t1=mν02，第二次的能量變化中有動(dòng)量定理mν0=（M+m）ν，且C（M+m）△t1=mν02-（M+m）ν02從而聯(lián)系兩個(gè)式子，得出的值。

三、在電磁場(chǎng)中應(yīng)用和其使用條件

電場(chǎng)力中也涉及了多種能量守恒定律的使用。在具體的電場(chǎng)力中，帶電物體所做的功就等于其電勢(shì)能增加的量，即在電場(chǎng)中，主要是電能和其他能力之間的轉(zhuǎn)化。我們所熟知的歐姆定律、楞次定律等都可以反應(yīng)這個(gè)守恒，利用能量守恒定理可以很方便地解決諸多電場(chǎng)力做功問題。

例題3.如下圖所示，有1、2、3個(gè)質(zhì)點(diǎn)，均放置在光滑的水平桌面上，將這三個(gè)質(zhì)點(diǎn)作為頂點(diǎn)，其中C是這個(gè)三角形的中心，在質(zhì)點(diǎn)1到3中，連接的是絕緣材料，并且連接3的部分沒有摩擦。三個(gè)質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量相等，都為m，所帶的電荷為q。在整個(gè)過程開始之前都是靜止?fàn)顟B(tài)，在開始運(yùn)動(dòng)后，質(zhì)點(diǎn)3運(yùn)動(dòng)到中心C處，請(qǐng)問此時(shí)質(zhì)點(diǎn)3的速度是多少？

這道題可以看做一個(gè)整體，根據(jù)知識(shí)可以得知質(zhì)點(diǎn)3會(huì)在其他兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的作用下沿直線運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，而三角形是永遠(yuǎn)處于相對(duì)的三角形位置的，所以可以得出具體的能量守恒公式△EK=△EP。

總的來說，對(duì)于高中物理能量守恒定律的學(xué)習(xí)中，教師要重視對(duì)其的教學(xué)。在具體的應(yīng)用能量守恒來解決問題的過程中，可以不用考慮運(yùn)動(dòng)物體的中間過程，只需要分析能量的具體轉(zhuǎn)化就可以輕松地對(duì)問題進(jìn)行解決。在應(yīng)用的方面也比較簡(jiǎn)單，學(xué)生容易進(jìn)行理解。另外，能量守恒定理也可以運(yùn)用于多個(gè)物體組成的復(fù)雜的能量轉(zhuǎn)移系統(tǒng)。在這種情況下，一般都是將整個(gè)系統(tǒng)看做一個(gè)整體，利用守恒來解決問題，將整個(gè)細(xì)節(jié)問題看做內(nèi)部關(guān)系，簡(jiǎn)化了問題本身，提高了學(xué)生解題效率，同時(shí)也提高學(xué)生的物理素養(yǎng)和認(rèn)知。

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