高中物理高考中能量守恒定律的綜合應(yīng)用

楊黎明

摘 要：眾所周知，在我們進行高中學(xué)習時，和其他學(xué)科相比，物理學(xué)科是一門能應(yīng)用在實際生活中的科目。能量不僅是很衡量物質(zhì)運動的基本量度，同時也是人類對客觀事物進行研究的主要理論依據(jù)，學(xué)生如果可以充分把握這種一知識點，并將其應(yīng)用于解決實際物理問題中，不斷強化物理學(xué)習能力，提升物理學(xué)習效果。

關(guān)鍵詞：高中物理;能量守恒定律;應(yīng)用

物理學(xué)研究的是物質(zhì)運動最基本最普通的形式，包括機械運動、分子熱運動、電磁運動、原子和原子核內(nèi)的運動等。對于高考而言，學(xué)好高中物理對于我們很多高中生來說至關(guān)重要[1]。能量守恒的定義為能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，只能是一個物體傳給另一個物體，并且能量間的形式也是可以相互轉(zhuǎn)化的，在自然界中去，能量守恒定律被發(fā)現(xiàn)以后，就成為了解決現(xiàn)實問題的重要定律和依據(jù)[2]。在高中物理高考中，教師應(yīng)該結(jié)合自身的經(jīng)驗，幫助學(xué)生理解學(xué)習并掌握能量守恒定律。

一、 能量守恒定律在高中物理的教學(xué)

高中物理的能量守恒是一個最為簡單也是最為普遍的應(yīng)用，能量守恒定律是高中階段學(xué)習的重要定律之一，也是解答高中物理題目的重要理論依據(jù)。但是，由于能量守恒定律涉及面廣，邏輯思維復(fù)雜以及抽象性突然等特點，因而要注意能量守恒定律適應(yīng)成立的條件。高中物理學(xué)習大多涉及能量，如：電場能、分子運動內(nèi)能、電能等等，對于可以運用公式進行計算的能量，則直接導(dǎo)入公式即可;而對于無法運用公式進行能量計算的，則可以尋找其功能關(guān)系加以轉(zhuǎn)化，學(xué)生通過學(xué)習和總結(jié)，以此來增加對功能關(guān)系的理解和辨析，從而運用能量守恒定律來解決實際問題。能量守恒定律的基本形式是能量的總和不變，也即在某一時刻的能量總和必然等于另一時刻的能量總和。學(xué)以致用是學(xué)習的最終目的，學(xué)習能量守恒定律也不例外。學(xué)習的最終目的是是讓學(xué)生能夠靈活運用能量守恒定律去解決實際問題，也可以升華學(xué)生對能量守恒定律的理解。比如，一輛小車現(xiàn)停放在一個平面上，這個平面是光滑的。而這時，該平面上的一個物體，現(xiàn)需要沿著該水平的平面向上滑去，直到物體到達了一個既定高度后，在滑下來。已知，該輛小車質(zhì)量是m，物體質(zhì)量是M，并且，假設(shè)這個物體滑動速度是v0，那么，在此前提下，求這個向上滑動的物體能夠達最大高度是多少？根據(jù)題意，這就能夠運用到機械能守恒定律。

二、能量守恒定律在解決問題上的應(yīng)用

能量守恒定律是物理定律中最基本的定律，當前我們所處的自然界中，一切物質(zhì)的運動都要遵守這一基本規(guī)律。機械能守恒試題可以分為單體研究問題和多體問題，其中單個物體的機械守恒過于簡單和單一，高考題中基本不會出現(xiàn)，而是以考查多個物體組成的系統(tǒng)的機械能量守恒問題為主[3]。教學(xué)實踐中，教師要注重能量守恒定律的應(yīng)用講解，幫助學(xué)生徹底掌握這一重要知識。

（一）機械能量守恒定律在問題解決上的應(yīng)用

能量轉(zhuǎn)化和守恒定律是自然界的四大基本規(guī)律之一，機械能守恒定律又是能量守恒定律在機械運動中具體表現(xiàn)形式。機械能包括動能、重力勢能和彈性勢能能三種，在只有重力、彈力做功的情形下，系統(tǒng)的動能和兩種勢能發(fā)生發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，機械能的總量保持不變。

例題：在一個傾角為0的光滑斜面上，質(zhì)量分別為M和m的兩個物體通過一根跨過定滑輪的細繩相連，兩個物體初始都處于靜止的狀態(tài)，且m與地面高度是h，問m落地時速度是多少？解析：對于M、m和細繩構(gòu)成的系統(tǒng)來說，總共有四個作用力。分別是M所受的重力Mg和m所受的重力mg，以及斜面對M的支持力N和滑輪對細繩的作用力F。首先M和m的重力做功但是不會影響系統(tǒng)的機械能總和，由于M是垂直于斜面，對于系統(tǒng)而言支持力N不做功。而滑輪對細繩的作用力F所做的功是機械能在系統(tǒng)內(nèi)部進行的等量轉(zhuǎn)化，不會改變機械能總量，通過以上分析，該系統(tǒng)的機械守恒。

（二）能量守恒定律在力學(xué)解決問題上的解決

力學(xué)是高中物理知識的重點，幾乎貫穿于整個物理的學(xué)習過程中，運用能量守恒定律對物體受力進行分析，往往更容易發(fā)現(xiàn)物體在運動過程中能量的轉(zhuǎn)化。在不受外力的系統(tǒng)中，物體的機械能守恒[4]。對于受力物體的能量增加量或減小量等于外力對物體所做的正功或負功，能量守恒定律對于物體進行復(fù)雜運動，運動過程中有能量轉(zhuǎn)化、增加或減小的情況，通過運動學(xué)公式不容易求解的問題，往往有事半功倍的效果。

例如：木板A和物體B的質(zhì)量為1kg，開始階段將木板A通過擋板固定在O點，隨后撤去擋板，A、B加速滑動，當A移動到距O點1m的E點時，將質(zhì)量為5kg的物體C放到A上，物體C在木板A上滑動0.5m后，與A一起運動，最后停在F點，求EF之間的距離，假設(shè)系統(tǒng)中的摩擦因素都為μ=0.2.

分析：如果用運動學(xué)公式進行求解，會非常復(fù)雜，因此，可以將ABC三個物體看做是一個整體，物體B減小的重力勢能等于木板A與桌面的摩擦力做功加上物體C與木板A摩擦力做功之和，這樣既簡單，又高效。

結(jié)束語：綜合以上所述，能量守恒定律是一種一種常見的、普遍的定律，它通過對狀態(tài)和過程的確定，保持能量的恒定。高中物理的能量守恒定律是高中物理的重點知識，需要學(xué)生掌握能量守恒的知識，才能解答相關(guān)物理題目。

參考文獻

[1]孫同江. 淺議高中物理能量守恒定律的教學(xué)及應(yīng)用[J]. 高中數(shù)理化， 2015（14）：37-38.

[2]李鑫. 高中物理學(xué)習中能量守恒定律的分析[J]. 經(jīng)貿(mào)實踐， 2016（23）：267.

[3]肖澤政. 對高中物理中能量守恒定律的探析[J]. 神州， 2018（2）：225-225.

[4]譚文輝. 從高考題看兩個守恒定律的綜合應(yīng)用[J]. 理科考試研究， 2012（1）：29-32.