淺析“能量守恒”的解題思路

王鴻潤

鞍山市第八中學(xué) 遼寧鞍山 114000

在高中物理的學(xué)習(xí)過程中，能量守恒定律涉及范圍非常廣泛，除了力學(xué)知識內(nèi)容之外，在光學(xué)、電磁學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域都有一定的應(yīng)用。解答該類型題目需要針對能量守恒定律的相關(guān)知識點(diǎn)進(jìn)行全面分析，并且需要選擇與之相適應(yīng)的解題方式，通過數(shù)值來對能量轉(zhuǎn)移進(jìn)行科學(xué)度量。在當(dāng)前高中物理力學(xué)知識中，大多可以利用牛頓定律解答，但是由于解題步驟過于復(fù)雜，極容易出現(xiàn)失誤[1]。所以，從能量守恒的角度上進(jìn)行分析，應(yīng)用動能定律來相對比較簡單，尤其是在滿足機(jī)械能守恒定律條件下，能夠有效提高解題效率和解題的準(zhǔn)確性。

1 能量守恒定律的解題認(rèn)識

高中物理知識具有抽象性導(dǎo)致理解有一定的難度，且解題對基礎(chǔ)理論知識的要求較高，以至于大多數(shù)高中生對物理學(xué)習(xí)的興趣并不高。雖然高中物理知識有一定的復(fù)雜性和抽象性，但是，只要把握住規(guī)律，合理利用解題方法，不僅能夠?qū)?fù)雜難懂的知識簡單化，還能夠提高我們對物理知識的認(rèn)識。

在高中物理知識中，能量守恒定律是非常重要的知識點(diǎn)之一。能量守恒定律其實(shí)就是指能量并不會無緣無故產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只是以不同的形式存在于物體或空間之中。在能量的存在以及儲存過程中，各個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)目具有一定的差異，但這種差異依然遵循能量守恒定律。物理學(xué)角度的能量守恒定律具有絕對性，它不會在一些因素條件的影響下變化，而是直接以另外一種形式存在[2]。比如，我們比較常見的一種現(xiàn)象就是摩擦生熱，這種現(xiàn)象其實(shí)就是能量守恒定律的一種表現(xiàn)方式，物體經(jīng)過摩擦之后，機(jī)械能逐漸轉(zhuǎn)變成為內(nèi)能，以內(nèi)能形式繼續(xù)存在。

除此之外，物理知識與人們的日常生活緊密相連，所以一些日常生活現(xiàn)象也會涉及不同的物理知識。其中茶壺?zé)褪且环N比較常見的現(xiàn)象。觀察茶壺?zé)恼麄€(gè)過程可以看出，如果水在燒煮之后達(dá)到沸點(diǎn)，就會出現(xiàn)劇烈沸騰，而開水在沸騰狀態(tài)的時(shí)候，可以直接將壺蓋頂起。其實(shí)這一現(xiàn)象出現(xiàn)的根本原因就是內(nèi)能逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，這也是能量守恒定律的一種表現(xiàn)方式。能量的消失并不是真正意義上的消失，只是通過其它形式體現(xiàn)出來而已。與此同時(shí)，如果能量越來越少，那么轉(zhuǎn)變?yōu)榱硗庖环N形式的能量就會增加。這也就是說，在能量守恒定律的影響和作用下，無論能量轉(zhuǎn)化減少或者增加數(shù)量，其構(gòu)成系統(tǒng)的能量是恒定的。

2 能量守恒定律在具體習(xí)題中的應(yīng)用

在高中物理中，能量守恒定律是其中最基本的定律。在自然界當(dāng)中，所有的物體都遵循著能量守恒定律。小到分子或者是原子，大到宇宙中的恒星，宇宙中任何形式的能量變化都符合能量守恒定律。因此，在利用能量守恒定律解題時(shí)，無需考慮其它影響因素，這是因?yàn)槟芰渴睾愣稍谌魏吻闆r下都適用。

2.1 利用能量守恒定律解決機(jī)械能問題

解決能量守恒定律的相關(guān)問題，一般需要研究機(jī)械能與熱能的關(guān)系。應(yīng)用機(jī)械能守恒定律，一般情況下只考慮重力對物體的影響，將其它形式的外力做功排除在外。這是由于多種形式的外力作用于物體本身，物體之間產(chǎn)生的作用力的矢量和為零。因此，其它外力做功可以忽略不計(jì)，從而只考慮到重力的作用。

例如，在某一光滑平面上放置一質(zhì)量為M的光滑斜面，一個(gè)質(zhì)量為m的滑塊從斜面高度為h的地方滑下。根據(jù)測速儀器的測量結(jié)果，小滑塊的平行滑動速度為v，求此時(shí)光滑斜面的移動方向和速度。在該題目中，根據(jù)能量守恒定律，其中沒有摩擦力等力的相互作用，只存在重力。小滑塊在下滑的過程中，其重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，根據(jù)能量守恒定律，mgh=0.5mv2+△，其中△就是光滑斜面的動能，求出光滑斜面的速度，分析重力的矢量可以發(fā)現(xiàn)，光滑斜面的運(yùn)動方向與小滑塊的運(yùn)動方向相反。

2.2 內(nèi)能與能量守恒

物體內(nèi)能的變化主要通過兩種方式實(shí)現(xiàn)，一種是熱傳遞，另一種則是做功。二者之間并沒有直接聯(lián)系，在熱傳遞的同時(shí)，也可以對物體進(jìn)行做功，此時(shí)同樣也遵循著能量守恒定律。能量守恒定律有多種表達(dá)方式，包括內(nèi)能的能量守恒定律。

例如，從能量守恒的角度分析，下面幾個(gè)說法正確的是？

（1）物體溫度的變化，必然伴隨著內(nèi)能變化。

（2）在某種情況下，即便物體對外做功，其內(nèi)能也不一定降低。

（3）對一個(gè)物體做功，這個(gè)物體本身的內(nèi)能一定會產(chǎn)生變化，在此過程中若存在熱量傳遞，其意義也大不一樣。

（4）熱交換的發(fā)生必然存在著內(nèi)能的變化。

分析：在研究內(nèi)能相關(guān)的能量守恒定律時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意內(nèi)能的特征及應(yīng)用限制條件。這是由于物體內(nèi)能的變化受多種因素共同影響，在沒有確定其它影響因素的情況下，僅僅通過做功并不能夠判斷其內(nèi)能變化[3]。因此，第一種說法是錯(cuò)誤的，第二種說法是正確的，第三種情況僅限于沒有對物體傳遞能量的情況下；第四種情況的前提則是在熱交換過程中出現(xiàn)能量損耗，也就是溫度發(fā)生了變化。

3 結(jié)語

能量守恒定律是高中階段物理知識中的難點(diǎn)與重點(diǎn)，其基礎(chǔ)知識具有系統(tǒng)性。因此，高中生必須要充分掌握這一知識點(diǎn)，并進(jìn)行一定的延伸，掌握一定的解題方法，在遇到類似問題時(shí)，學(xué)會舉一反三。