能量守恒分析高中物理问题

蒋正洋

(江苏省扬州市树人中学高二(二)班，江苏 扬州 211400)

能量守恒分析高中物理问题

蒋正洋

(江苏省扬州市树人中学高二(二)班，江苏 扬州 211400)

能量守恒是高中阶段物理课程的重点内容，能量守恒定律并非是一个单独的分支，而是贯穿于物理学科的多个方向中中，例如天体运动、圆周运动、电学、光学等的解题过程中常常出现，掌握这一个知识点对于高中生们进行物理题目的分析能够十分有效的帮助大家解决各种问题，应当是我们高中生必备的技巧.

高中;物理;能量守恒;问题

在传统的能量守恒定律中，往往都以能量既不会凭空产生也不会凭空消失，只不过会从一种形式转变为另一种形式的概念出现在物理学习过程中.

1.力学中的能量守恒问题

图1

谓力，就是物体之间的相互作用力.如果一个物体只受到重力和弹力的作用，那么这个物体的能量就只会在势能和动能之间互相转化，但是机械能的总量是保持不变的，这就被称作为机械能的转化和守恒.如图1.

已知这条水平传送带按照均匀的速度前行，速度为3m/s，在A端的上方置有一装满木块的桶，在正常运作情况下，木块会按照50kg/s的流量落在传送带上，当一段时间的运动过后，木块与传送带保持一致速度，并运动到传送带的B端，针对木块运动的这一过程，计算电动机变化的功率，以及一分钟内木块与传送带摩擦产生的热量.在这道题中，运用传统的力学解题方式分析较为复杂，因此可以通过能量守恒定律进行分析.当木块掉落到传送带上之后，摩擦力持续对木块做正功，而对传送带做的是负功，假设此时木块的速度为3m/s.此时，传送带做的功就会转变为木块的动能以及摩擦产生的热量，即是摩擦力产生的热量进行了转化，在一分钟内传送带与木块摩擦产生的热量与电动机增加的功率之和必定等于传送带在这个过程中做功的大小.这就是一个通过能量守恒定律迅速切入解决问题的典型例题，大大简化了传统受力分析解决问题的繁琐步骤，并且清晰易懂，学生们只需要配品能量守恒的方程即可解决问题，不用担心在受力分析时忽略了某个方向的力，或搞错了力的大小.

2.电学中的能量守恒问题

在电学问题中，我们也常常运用能量守恒定律解决物理问题，电场中带点的物体受到了电场力的作用之后开始做功，做功的大小就等于带电物体电势能增加的大小，但方向相反，这是电学问题中最为基本的能量守恒条件，即W=-Ep变化量，这个公式反应了通电的导体在安培力的作用下做出的功，也反应了电能与其他带电物体承受的力之间的关系，不论怎样变化都是在守恒的前提下进行转化.

图2

已知桌面上按照图示方式排列了三个带有正电的质点1、2、3，并且质量均为m，带电量为q，三个质点恰好落在一个边长为1的等边三角形的三个顶点.质点1、2和3之间用绝缘棒连接在一起，1和2的质点用不带摩擦的铰链连接在一起.整个系统中，三个质点最初的速度都是0，在运动过程中，质点3从初始位置O点运动到了C点，试问点3的运动速度？这道题可以忽略三个质点的外力作用，将整个三角形看作一个系统，系统内能量守恒，但是C点始终是质心保持不变.因此，在运动状态时质点3应该会从起点，受到质点2和3的共同作用力下沿着OC的路径运动，但是三个质点始终都会保持三角形顶点的位置，这时能量守恒定律可以写作Ek=Ep，所有的势能都转变为动能，机械能保持不变.

3.光学中的能量守恒问题

光学往往作为高中物理阶段的基础科目或是选修内容，在光的照射条件下，物体会发射电子，这种现象就被称作为光电效应.学习光学方面的能量守恒问题必须要掌握爱因斯坦提出的光电效应方程，即mv2=2(hv-W).光电效应方程说明的是金属中的电子吸收光子的能量，总能量中的一部分运用于克服原子核对于电子的引力做功，也就是常说到的逸出功，另一部分的能量称作电子离开金属表面时具有的动能.由此可以知道，爱因斯坦的方程表达式充分说明了能量守恒定律的表现形式.在光学的学习中，虽然有许多的理论知识在学习过程中比较抽象，但是通过能量守恒定律进行简单的分析，并对常出现的物理学光学问题进行总结，就会很容易将能量转化的问题说清楚.

[1]郑会林.用能量守恒分析高中物理问题[J].新课程(中学),2014(04).

[2]周峰.例谈高中物理能量守恒定律[J].数理化学习(高三版),2013(11).

[责任编辑：闫久毅]

2017-07-01

蒋正洋(2000.10.16-)，江苏省兴化人，在校学生.

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1008-0333(2017)28-0079-01