试论力学中能量守恒定律的作用与意义

崔晗

摘要：对于高中生而言，能量守恒定律具有极其重要的现实意义，不仅能够使其更好的解决相关物理问题，同时还可以更为有效地解决实际问题。本文首先探究能力守恒定律，然后以此为基础，分别探究其应用作用和应用价值，希望能够进一步保障能量守恒定律应用，在未来人才竞争中占据更大优势。

关键词：力学；能量守恒定律；作用；意义

引言：

能量守恒定律普遍存在人们的日常生活中，作为一名高中生，无论是在学习，还是日常生活中均具有较强的现实意义，在学习力学相关知识过程中，具体包括机械能守恒、功能守恒、动能守恒三种，为了对其具有更为全面的认知，特此展开本次研究。

一、定律概述

在学习高中物理中，能量守恒定律也是其中一项重要内容。能量守恒定律是指能量不会凭空的产生和消失。在能量存在的过程内始终存在能量转换，能量转换过程中，整体数量不会出现变化，只是在一定程度内改变了能量具体形式[1]。基于此，能量守恒定律提出能量不会发生数目增减，只是转化为另一种形式。例如，摩擦生热现象是是指物体之间进行的做功产生的机械能转换成为能存在。能量守恒定律的研究也是将一种能量转化成为另一种能量形式，如果出现了能量的降低，则另一种能量会出现相应增加。

二、应用作用

在我们所学的力学中，存在功能守恒，机械能守恒，动能守恒等，三个定律之间具有一定的相似度，同时也存在一定的差异性。就总体而言，三个定律同时遵循能量守恒，就定义而言，动能定理提出外力对物体做功所产生的能量与物体动能变化量一致。机械能守恒则是指系统内所有物体始终遵循能量守恒定律，如果物体仅仅存在势能和动能，在整个系统内机械能始终保持平衡[2]。功能原理基于机械守恒提出，弹力和重力以外的其他力对物体做功时，做功大小与系统机械能改变一致。就研究对象而言，三条定律之间的差异性，主要表现为针对物体数量。功能定理和动能定理普遍基于单个物体系统或物体进行作业，也就是在解决问题时两条定律具有一定的互通性，利用功能原理解决的相关问题有效应用动能定理也可以实现解决。多个物体或系统构成系统只需要应用机械守恒定律进行有效解决。在解决某些实际问题时，如果对系统内物体做功不够明确，则能量守恒定律不能对其相关问题进行有效解决，必须有效结合能量守恒定律和动量守恒定律进行相关问题的解答。

三、应用意义

首先，在利用能量守恒定律解决力学问题时，具有规律性价值。例如，在使用非弹力绳连接两个质量分别为m和M的物体，非弹力绳跨过理想定滑轮。物体m与斜面之间存在的动摩擦因数μ，斜面存在θ倾斜角，两个物体在最初存在大小为h的高度差。在受到外力影响，两个物体静止状态逐渐进行运动，在解答M物体下降至m物体最初水平位置时的运动速度[3]。

在解决该类问题时，需要对能量守恒定律进行有效应用，我们需要将物体和地球作为一个整体的力学系统，该系统内力与两个物体重力一致，系统所受外力具体包括滑动摩擦力f，斜面支持力N。通过守恒定律发现，非弹力绳会对m做正功，对M做负功，对系统整体做功为零，也就是说只有滑动摩擦力f对整个系统做功。

其次，在利用能量守恒定律解决力学问题时具有一定程度的优越性，例如，存在一块质量m1为1千克的木板A，与一个质量同样为1千克的物体B。在初始阶段使用手托起物体B，木板A处于静止状态，绳子保持绷紧拉直，然后放开作用于物体B的手，使其与木板A同时进行加速运动，在木板A在水平桌面上滑动一定距离之后，放置质量为5千克的物体C，在物体C与木板A相对运行0.5米之后，木板A和物体C共同运动，达到相对静止状态，最终停止运动。在明确木板A和物体C与桌面之间摩擦因数时，可以求出物体C放置点与其静止点之间实际距离。在解决该类问题时，需要将木板A，物体B和物体C以及地球作为统一系统，在系统状态出现变化时，仅有木板A的滑动摩擦力对其进行外力做功，而内力不仅包括物体B的重力，同时还有物体C和木板A之间的滑动摩擦力。A与C存在的重力势能不会发生改变，可以将其假定为零，物体B最终静止位置为零势能点。有效应用物体相对位移与滑动摩擦力相乘可以量度系统初始状态到静止状态发生的机械能量变化。

最后，利用能量守恒定律解决力学问题具有一定高效性，外力所做功能够量度系统和外界发生的能量变化；滑动摩擦力与物体位移乘积能够度量机械能与内能之间的转换，有效应用能量守恒定律能够更好地解决相关问题，最大程度保障解题质量和解题效率[4]。通过有效应用能量守恒定律，能够使学生对其相关问题进行有效解决，对于我们高中生而言，该类问题的解决能够使我们在高考中占据更大的优势，从而使学生成长为更加满足未来社会发展需求的栋梁之才。

四、結束语

总而言之，通过分析能量守恒定律应用作用和应用意义，可以使高中生对其具有更为全面的认知，使学生更好的掌握相关内容，从而使其在学习和生活中对其进行更为有效的应用，最大程度保证学生学习效果，确保学生在未来的人才竞争中具有更大的优势。

参考文献：

[1]胡乙丹.如何使用能量守恒定律分析高中物理问题[J].数理化解题研究，2017（4）：64-65.

[2]蒋欣吕.浅析力学中能量守恒定律的作用与意义[J].学周刊，2018（3）：27-28.

[3]房朋朋.如何应用功能关系和能量守恒定律[J].中学生理科应试，2016（z1）：62-63.

[4]黄致睿.如何用能量守恒分析高中物理问题[J].科技与企业，2016（2）：191-191.