試論力學中能量守恒定律的作用與意義

崔晗

摘要：對于高中生而言，能量守恒定律具有極其重要的現實意義，不僅能夠使其更好的解決相關物理問題，同時還可以更為有效地解決實際問題。本文首先探究能力守恒定律，然后以此為基礎，分別探究其應用作用和應用價值，希望能夠進一步保障能量守恒定律應用，在未來人才競爭中占據更大優勢。

關鍵詞：力學；能量守恒定律；作用；意義

引言：

能量守恒定律普遍存在人們的日常生活中，作為一名高中生，無論是在學習，還是日常生活中均具有較強的現實意義，在學習力學相關知識過程中，具體包括機械能守恒、功能守恒、動能守恒三種，為了對其具有更為全面的認知，特此展開本次研究。

一、定律概述

在學習高中物理中，能量守恒定律也是其中一項重要內容。能量守恒定律是指能量不會憑空的產生和消失。在能量存在的過程內始終存在能量轉換，能量轉換過程中，整體數量不會出現變化，只是在一定程度內改變了能量具體形式[1]。基于此，能量守恒定律提出能量不會發生數目增減，只是轉化為另一種形式。例如，摩擦生熱現象是是指物體之間進行的做功產生的機械能轉換成為能存在。能量守恒定律的研究也是將一種能量轉化成為另一種能量形式，如果出現了能量的降低，則另一種能量會出現相應增加。

二、應用作用

在我們所學的力學中，存在功能守恒，機械能守恒，動能守恒等，三個定律之間具有一定的相似度，同時也存在一定的差異性。就總體而言，三個定律同時遵循能量守恒，就定義而言，動能定理提出外力對物體做功所產生的能量與物體動能變化量一致。機械能守恒則是指系統內所有物體始終遵循能量守恒定律，如果物體僅僅存在勢能和動能，在整個系統內機械能始終保持平衡[2]。功能原理基于機械守恒提出，彈力和重力以外的其他力對物體做功時，做功大小與系統機械能改變一致。就研究對象而言，三條定律之間的差異性，主要表現為針對物體數量。功能定理和動能定理普遍基于單個物體系統或物體進行作業，也就是在解決問題時兩條定律具有一定的互通性，利用功能原理解決的相關問題有效應用動能定理也可以實現解決。多個物體或系統構成系統只需要應用機械守恒定律進行有效解決。在解決某些實際問題時，如果對系統內物體做功不夠明確，則能量守恒定律不能對其相關問題進行有效解決，必須有效結合能量守恒定律和動量守恒定律進行相關問題的解答。

三、應用意義

首先，在利用能量守恒定律解決力學問題時，具有規律性價值。例如，在使用非彈力繩連接兩個質量分別為m和M的物體，非彈力繩跨過理想定滑輪。物體m與斜面之間存在的動摩擦因數μ，斜面存在θ傾斜角，兩個物體在最初存在大小為h的高度差。在受到外力影響，兩個物體靜止狀態逐漸進行運動，在解答M物體下降至m物體最初水平位置時的運動速度[3]。

在解決該類問題時，需要對能量守恒定律進行有效應用，我們需要將物體和地球作為一個整體的力學系統，該系統內力與兩個物體重力一致，系統所受外力具體包括滑動摩擦力f，斜面支持力N。通過守恒定律發現，非彈力繩會對m做正功，對M做負功，對系統整體做功為零，也就是說只有滑動摩擦力f對整個系統做功。

其次，在利用能量守恒定律解決力學問題時具有一定程度的優越性，例如，存在一塊質量m1為1千克的木板A，與一個質量同樣為1千克的物體B。在初始階段使用手托起物體B，木板A處于靜止狀態，繩子保持繃緊拉直，然后放開作用于物體B的手，使其與木板A同時進行加速運動，在木板A在水平桌面上滑動一定距離之后，放置質量為5千克的物體C，在物體C與木板A相對運行0.5米之后，木板A和物體C共同運動，達到相對靜止狀態，最終停止運動。在明確木板A和物體C與桌面之間摩擦因數時，可以求出物體C放置點與其靜止點之間實際距離。在解決該類問題時，需要將木板A，物體B和物體C以及地球作為統一系統，在系統狀態出現變化時，僅有木板A的滑動摩擦力對其進行外力做功，而內力不僅包括物體B的重力，同時還有物體C和木板A之間的滑動摩擦力。A與C存在的重力勢能不會發生改變，可以將其假定為零，物體B最終靜止位置為零勢能點。有效應用物體相對位移與滑動摩擦力相乘可以量度系統初始狀態到靜止狀態發生的機械能量變化。

最后，利用能量守恒定律解決力學問題具有一定高效性，外力所做功能夠量度系統和外界發生的能量變化；滑動摩擦力與物體位移乘積能夠度量機械能與內能之間的轉換，有效應用能量守恒定律能夠更好地解決相關問題，最大程度保障解題質量和解題效率[4]。通過有效應用能量守恒定律，能夠使學生對其相關問題進行有效解決，對于我們高中生而言，該類問題的解決能夠使我們在高考中占據更大的優勢，從而使學生成長為更加滿足未來社會發展需求的棟梁之才。

四、結束語

總而言之，通過分析能量守恒定律應用作用和應用意義，可以使高中生對其具有更為全面的認知，使學生更好的掌握相關內容，從而使其在學習和生活中對其進行更為有效的應用，最大程度保證學生學習效果，確保學生在未來的人才競爭中具有更大的優勢。

參考文獻：

[1]胡乙丹.如何使用能量守恒定律分析高中物理問題[J].數理化解題研究，2017（4）：64-65.

[2]蔣欣呂.淺析力學中能量守恒定律的作用與意義[J].學周刊，2018（3）：27-28.

[3]房朋朋.如何應用功能關系和能量守恒定律[J].中學生理科應試，2016（z1）：62-63.

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