巧用能量的觀點(diǎn)解題

作者簡介：黃毅，男，漢，重慶人，重慶市南開中學(xué)高中一級教師，競賽主教練，研究生學(xué)歷。

中圖分類號：Q592文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：2095-9214（2016）10-0036-01

能量的觀點(diǎn)，是高中物理最重要的解題思路之一。能量的觀點(diǎn)不僅在力學(xué)中多見，在電磁學(xué)、熱學(xué)范圍，能量的觀點(diǎn)也屢見不鮮。本文打算就中學(xué)物理的這個(gè)層面，談?wù)勈裁词悄芰康挠^點(diǎn)以及如何利用能量的觀點(diǎn)解題。

一般說來，能量的觀點(diǎn)包含兩方面的內(nèi)容：一是功能關(guān)系，二是能量守恒。這兩方面的內(nèi)容有著共同的物理本質(zhì)，相輔相成。

功能關(guān)系描述做功與能量轉(zhuǎn)移（或轉(zhuǎn)化）的關(guān)系，也即做功是能量轉(zhuǎn)移（或轉(zhuǎn)化）的度量，常見的形式包括以下幾種：

①保守力做功與勢能變化的關(guān)系：W保=-ΔEP；

②動(dòng)能定理：W合=ΔEk；

③一對滑動(dòng)摩擦力做功與發(fā)熱的關(guān)系：fx相=ΔQ；

④功能原理（或機(jī)械能定理）：W非=ΔE；

⑤安培力做功與電能變化的關(guān)系：W安=-ΔE電；

能量守恒可以說是普遍成立的一個(gè)定律，但在不同的物理情景，能量守恒有不同的表現(xiàn)形式。比如對于一個(gè)確定的研究系統(tǒng)，在只有電場力做功的情況下，我們知道系統(tǒng)機(jī)械并不守恒，但是動(dòng)能與電勢能的總和卻是守恒的。對此結(jié)論，我們簡單證明如下：

利用保守力做功與對應(yīng)勢能變化的關(guān)系有：W電=-ΔEP電；

又因?yàn)橄到y(tǒng)只有電場力做功，于是電場力的功即為合力功，由動(dòng)能定理有：

W電=ΔEk；

以上兩式聯(lián)立則有：ΔEk=-ΔEP電。此式表明系統(tǒng)動(dòng)能增量等于電勢能減少量，也即動(dòng)能和電勢能總和不變。

由于我們可能遇見各種不同的物理情景，根據(jù)功能關(guān)系，我們也就能得到各種不同的能量守恒表現(xiàn)形式。……