試論能量守恒在解決高中物理問題方面的應(yīng)用

王禹涵

摘 要：能量守恒在解決物理問題的同時起著較為重要的作用。在看待能量守恒時，并不能片面地對其進行判斷，力學(xué)、電磁學(xué)以及熱學(xué)都在能量守恒的涵蓋范圍之內(nèi)。在上述內(nèi)容充分融合的基礎(chǔ)之上，才能實現(xiàn)對能量守恒的獲取。在高中物理中對能量守恒進行科學(xué)應(yīng)用是一種必然的趨勢。

關(guān)鍵詞：高中物理；能量守恒；問題；解決措施

在高中物理課程中，能量守恒作為不可缺少的一部分內(nèi)容存在，也是高考涉及到的一個必考問題。在學(xué)習(xí)物理的過程當(dāng)中應(yīng)用能量守恒定律，可進一步簡化較為復(fù)雜的問題。在解決力學(xué)、熱學(xué)以及電磁學(xué)等問題時起著較為重要的作用。系統(tǒng)性較強是高中物理知識的明顯特征，這要求學(xué)生必須實現(xiàn)對整體性知識的進一步掌握，尤其是要在運用知識的基礎(chǔ)上實現(xiàn)對問題的逐步分析與解決。這對學(xué)生知識掌握的連貫性提出較高要求。

一、能量守恒在機械運動中的應(yīng)用

能量守恒并不是孤立的存在于高中課程內(nèi)容當(dāng)中，與力學(xué)之間有著不可分割的密切聯(lián)系。在學(xué)習(xí)以及解答問題過程當(dāng)中靈活應(yīng)用能量守恒定律，可實現(xiàn)對復(fù)雜力學(xué)問題的有效化解。物體運動過程當(dāng)中會伴隨著多種能的轉(zhuǎn)化，主要包括機械能、勢能以及熱能。在求得系統(tǒng)動能的改變量時，需要對外力與系統(tǒng)力的做功之和進行計算。通過對能量守恒方法的靈活應(yīng)用，受力復(fù)雜的系統(tǒng)可不斷簡化自身的機械運動。

如下圖所示，在光滑的水平面上，放置著A、B兩個物體，中間由彈簧連接。mB=1/2mA。現(xiàn)在外力F作用于物體B，對彈簧做功W。現(xiàn)將外力撤出，當(dāng)物體A離開墻壁之時，彈簧最大的彈性勢能為多大？

如果使用常規(guī)的受力方法對上題進行解答并不能獲得正確的答案，因此我們需要從能量守恒角度著手。“A、B”在這一過程中作為一個整體存在，A離開墻壁的前后可實現(xiàn)對兩大守恒定律的滿足，分別為機械能守恒以及動能守恒。也就是說彈簧的彈性勢能在A、B速度一致時可獲取最大值，這也是上述問題破解最為關(guān)鍵的內(nèi)容。

能量守恒在整個問題的解答過程當(dāng)中都占據(jù)基礎(chǔ)與核心位置。學(xué)生在學(xué)習(xí)能量守恒時，不單要牢牢掌握理論知識，還要在解決問題時靈活應(yīng)用。在多種狀態(tài)之下，合理選擇動能守恒以及機械能守恒，實現(xiàn)對解題效率的進一步提高。把握臨界點是該題分析與解決最為重要的一個突破口，也作為一個支點對能量守恒的應(yīng)用進行支撐。學(xué)生需要在日常學(xué)習(xí)以及訓(xùn)練中，針對能量守恒應(yīng)用進行不斷強化與練習(xí)，真正意義上提升自身的解題能力。

二、能量守恒在電磁場的應(yīng)用

高中學(xué)生在面臨高考時也會涉及到電磁學(xué)的問題。因此，在學(xué)習(xí)電磁場問題時面對的主要問題，就是如何實現(xiàn)對能量守恒的靈活應(yīng)用。與機械運動進行比較后發(fā)現(xiàn)，帶電物體的做功與電勢能變化之間呈現(xiàn)出一種相等的狀態(tài)。“W=.△Ep”可對其進行直觀體現(xiàn)。這說明我們在電磁學(xué)中應(yīng)用能量守恒最為重點的內(nèi)容就是，實現(xiàn)對電能與其他能之間轉(zhuǎn)換的準確掌握。電磁感應(yīng)定律、歐姆定律以及楞次定律，是高中電磁學(xué)領(lǐng)域所涉及到的幾個主要知識點，電磁場能量守恒都可通過這些知識點進行較為直觀的反應(yīng)。在系統(tǒng)的學(xué)習(xí)電磁學(xué)過程當(dāng)中，科學(xué)應(yīng)用能量守恒具有十分重要的現(xiàn)實意義。電磁場整體知識存在一種較為抽象的問題，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程當(dāng)中面臨較大阻礙。在解題過程當(dāng)中更是毫無頭緒可言，長期的此種狀態(tài)下學(xué)習(xí)，會嚴重挫傷學(xué)生的自信心與學(xué)習(xí)熱情。教師可在這一過程當(dāng)中利用能量守恒定律，引導(dǎo)學(xué)生更加直觀的了解電磁場題目。在抽象的知識中實現(xiàn)對難點的逐步化解。

在電磁場中靈活應(yīng)用能量守恒是簡化問題的有效途徑。在建立直觀解題思維時，可對多種方法進行使用，現(xiàn)階段最為普遍的就是應(yīng)用能量守恒定律。在能量守恒的基礎(chǔ)上，客觀分析電勢能是電磁場題目破解最為關(guān)鍵的內(nèi)容，進而實現(xiàn)對所需求解東西的準確獲取。高中學(xué)生在學(xué)習(xí)電磁場相關(guān)方面知識時會面臨諸多阻礙，但是在掌握能量守恒的前提下可順利化解電磁場方面的知識與題目。這種解題方法是一種較為常規(guī)的方式，學(xué)生可在日常學(xué)習(xí)與訓(xùn)練中針對能量守恒進行重點訓(xùn)練。

三、能量守恒在熱學(xué)中的應(yīng)用

能量守恒與熱學(xué)板塊之間的關(guān)系較為密切，作為最常用的知識點存在于熱學(xué)板塊當(dāng)中，在解決熱學(xué)問題時，可將能量守恒作為支點與突破口進行使用。熟練掌握能量之間的轉(zhuǎn)化是熱學(xué)知識學(xué)習(xí)所必須滿足的條件，這也是順利應(yīng)用能量守恒的基礎(chǔ)與前提。熱學(xué)會涉及到相當(dāng)多的知識點，氣體壓強以及做功都在其中。下圖所示的問題情境作為最常見的題型存在于熱學(xué)題型當(dāng)中。氣體通過電熱絲在封閉的右側(cè)進行加熱，這是內(nèi)能不斷增加的主要原因。溫度也會在這一過程中隨之發(fā)生改變，整體呈現(xiàn)出不斷升高的趨勢。在右側(cè)壓強不斷增加的同時，活塞得以順利運動，也就是說左邊氣體的動力來源為右邊氣體。學(xué)生需要在全面分析問題的基礎(chǔ)之上實現(xiàn)對這類問題的有效解答，這要求學(xué)生在學(xué)習(xí)熱學(xué)的同時，必須進一步熟悉掌握能量守恒定律。保證解題的準確性不會受到影響。

四、結(jié)語

通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)性、整體性的物理知識是高中生學(xué)習(xí)所必須充分考慮的內(nèi)容，這是進一步強化動能守恒應(yīng)用的重要前提。利用常規(guī)分析法解答諸多物理問題，并不能實現(xiàn)對理想解決效果的獲取。可在利用能量守恒的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)對復(fù)雜物理過程的巧妙簡化。在靈活使用能量守恒的基礎(chǔ)上，受力以及運動分析也可以更為直觀的體現(xiàn)出來。清晰明了的問題對學(xué)生問題解決效率以及準確性的提升有推動作用。

參考文獻：

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