浅析“能量守恒”的解题思路

2018-12-06王鸿润

商品与质量 2018年42期

王鸿润

鞍山市第八中学辽宁鞍山 114000

在高中物理的学习过程中，能量守恒定律涉及范围非常广泛，除了力学知识内容之外，在光学、电磁学等多个领域都有一定的应用。解答该类型题目需要针对能量守恒定律的相关知识点进行全面分析，并且需要选择与之相适应的解题方式，通过数值来对能量转移进行科学度量。在当前高中物理力学知识中，大多可以利用牛顿定律解答，但是由于解题步骤过于复杂，极容易出现失误[1]。所以，从能量守恒的角度上进行分析，应用动能定律来相对比较简单，尤其是在满足机械能守恒定律条件下，能够有效提高解题效率和解题的准确性。

1 能量守恒定律的解题认识

高中物理知识具有抽象性导致理解有一定的难度，且解题对基础理论知识的要求较高，以至于大多数高中生对物理学习的兴趣并不高。虽然高中物理知识有一定的复杂性和抽象性，但是，只要把握住规律，合理利用解题方法，不仅能够将复杂难懂的知识简单化，还能够提高我们对物理知识的认识。

在高中物理知识中，能量守恒定律是非常重要的知识点之一。能量守恒定律其实就是指能量并不会无缘无故产生，也不会凭空消失，它只是以不同的形式存在于物体或空间之中。在能量的存在以及储存过程中，各个环节的数目具有一定的差异，但这种差异依然遵循能量守恒定律。物理学角度的能量守恒定律具有绝对性，它不会在一些因素条件的影响下变化，而是直接以另外一种形式存在[2]。比如，我们比较常见的一种现象就是摩擦生热，这种现象其实就是能量守恒定律的一种表现方式，物体经过摩擦之后，机械能逐渐转变成为内能，以内能形式继续存在。

除此之外，物理知识与人们的日常生活紧密相连，所以一些日常生活现象也会涉及不同的物理知识。其中茶壶烧水就是一种比较常见的现象。观察茶壶烧水的整个过程可以看出，如果水在烧煮之后达到沸点，就会出现剧烈沸腾，而开水在沸腾状态的时候，可以直接将壶盖顶起。其实这一现象出现的根本原因就是内能逐渐转变为机械能，这也是能量守恒定律的一种表现方式。能量的消失并不是真正意义上的消失，只是通过其它形式体现出来而已。与此同时，如果能量越来越少，那么转变为另外一种形式的能量就会增加。这也就是说，在能量守恒定律的影响和作用下，无论能量转化减少或者增加数量，其构成系统的能量是恒定的。

2 能量守恒定律在具体习题中的应用

在高中物理中，能量守恒定律是其中最基本的定律。在自然界当中，所有的物体都遵循着能量守恒定律。小到分子或者是原子，大到宇宙中的恒星，宇宙中任何形式的能量变化都符合能量守恒定律。因此，在利用能量守恒定律解题时，无需考虑其它影响因素，这是因为能量守恒定律在任何情况下都适用。

2.1 利用能量守恒定律解决机械能问题

解决能量守恒定律的相关问题，一般需要研究机械能与热能的关系。应用机械能守恒定律，一般情况下只考虑重力对物体的影响，将其它形式的外力做功排除在外。这是由于多种形式的外力作用于物体本身，物体之间产生的作用力的矢量和为零。因此，其它外力做功可以忽略不计，从而只考虑到重力的作用。

例如，在某一光滑平面上放置一质量为M的光滑斜面，一个质量为m的滑块从斜面高度为h的地方滑下。根据测速仪器的测量结果，小滑块的平行滑动速度为v，求此时光滑斜面的移动方向和速度。在该题目中，根据能量守恒定律，其中没有摩擦力等力的相互作用，只存在重力。小滑块在下滑的过程中，其重力势能转化为动能，根据能量守恒定律，mgh=0.5mv2+△，其中△就是光滑斜面的动能，求出光滑斜面的速度，分析重力的矢量可以发现，光滑斜面的运动方向与小滑块的运动方向相反。

2.2 内能与能量守恒

物体内能的变化主要通过两种方式实现，一种是热传递，另一种则是做功。二者之间并没有直接联系，在热传递的同时，也可以对物体进行做功，此时同样也遵循着能量守恒定律。能量守恒定律有多种表达方式，包括内能的能量守恒定律。

例如，从能量守恒的角度分析，下面几个说法正确的是？

（1）物体温度的变化，必然伴随着内能变化。

（2）在某种情况下，即便物体对外做功，其内能也不一定降低。

（3）对一个物体做功，这个物体本身的内能一定会产生变化，在此过程中若存在热量传递，其意义也大不一样。

（4）热交换的发生必然存在着内能的变化。

分析：在研究内能相关的能量守恒定律时，应当注意内能的特征及应用限制条件。这是由于物体内能的变化受多种因素共同影响，在没有确定其它影响因素的情况下，仅仅通过做功并不能够判断其内能变化[3]。因此，第一种说法是错误的，第二种说法是正确的，第三种情况仅限于没有对物体传递能量的情况下；第四种情况的前提则是在热交换过程中出现能量损耗，也就是温度发生了变化。