试论能量守恒在解决高中物理问题方面的应用

来源: 发布时间:2019-04-30 09:19:03

  摘要:能量守恒在解决物理问题的同时起着较为重要的作用。在看待能量守恒时,并不能片面地对其进行判断,力学、电磁学以及热学都在能量守恒的涵盖范围之内。在上述内容充分融合的基础之上,才能实现对能量守恒的获取。在高中物理中对能量守恒进行科学应用是一种必然的趋势。

  关键词:高中物理;能量守恒;问题;解决措施

  在高中物理课程中,能量守恒作为不可缺少的一部分内容存在,也是高考涉及到的一个必考问题。在学习物理的过程当中应用能量守恒定律,可进一步简化较为复杂的问题。在解决力学、热学以及电磁学等问题时起着较为重要的作用。系统性较强是高中物理知识的明显特征,这要求学生必须实现对整体性知识的进一步掌握,尤其是要在运用知识的基础上实现对问题的逐步分析与解决。这对学生知识掌握的连贯性提出较高要求。

  一、能量守恒在机械运动中的应用

  能量守恒并不是孤立的存在于高中课程内容当中,与力学之间有着不可分割的密切联系。在学习以及解答问题过程当中灵活应用能量守恒定律,可实现对复杂力学问题的有效化解。物体运动过程当中会伴随着多种能的转化,主要包括机械能、势能以及热能。在求得系统动能的改变量时,需要对外力与系统力的做功之和进行计算。通过对能量守恒方法的灵活应用,受力复杂的系统可不断简化自身的机械运动。

  如图1-1所示,在光滑的水平面上,放置着A、B两个物体,中间由弹簧连接。mB=1/2mA。现在外力F作用于物体B,对弹簧做功W。现将外力撤出,当物体A离开墙壁之时,弹簧最大的弹性势能为多大?

  图1-1

  如果使用常规的受力方法对上题进行解答并不能获得正确的答案,因此我们需要从能量守恒角度着手。“A、B”在这一过程中作为一个整体存在,A离开墙壁的前后可实现对两大守恒定律的满足,分别为机械能守恒以及动能守恒。也就是说弹簧的弹性势能在A、B速度一致时可获取最大值,这也是上述问题破解最为关键的内容。

  能量守恒在整个问题的解答过程当中都占据基础与核心位置。学生在学习能量守恒时,不单要牢牢掌握理论知识,还要在解决问题时灵活应用。在多种状态之下,合理选择动能守恒以及机械能守恒,实现对解题效率的进一步提高。把握临界点是该题分析与解决最为重要的一个突破口,也作为一个支点对能量守恒的应用进行支撑。学生需要在日常学习以及训练中,针对能量守恒应用进行不断强化与练习,真正意义上提升自身的解题能力。

  二、能量守恒在电磁场的应用

  高中学生在面临高考时也会涉及到电磁学的问题。因此,在学习电磁场问题时面对的主要问题,就是如何实现对能量守恒的灵活应用。与机械运动进行比较后发现,带电物体的做功与电势能变化之间呈现出一种相等的状态。“W=-△Ep”可对其进行直观体现。这说明我们在电磁学中应用能量守恒最为重点的内容就是,实现对电能与其他能之间转换的准确掌握。电磁感应定律、欧姆定律以及楞次定律,是高中电磁学领域所涉及到的几个主要知识点,电磁场能量守恒都可通过这些知识点进行较为直观的反应。在系统的学习电磁学过程当中,科学应用能量守恒具有十分重要的现实意义。电磁场整体知识存在一种较为抽象的问题,学生在学习过程当中面临较大阻碍。在解题过程当中更是毫无头绪可言,长期的此种状态下学习,会严重挫伤学生的自信心与学习热情。教师可在这一过程当中利用能量守恒定律,引导学生更加直观的了解电磁场题目。在抽象的知识中实现对难点的逐步化解。

  在电磁场中灵活应用能量守恒是简化问题的有效途径。在建立直观解题思维时,可对多种方法进行使用,现阶段最为普遍的就是应用能量守恒定律。在能量守恒的基础上,客观分析电势能是电磁场题目破解最为关键的内容,进而实现对所需求解东西的准确获取。高中学生在学习电磁场相关方面知识时会面临诸多阻碍,但是在掌握能量守恒的前提下可顺利化解电磁场方面的知识与题目。这种解题方法是一种较为常规的方式,学生可在日常学习与训练中针对能量守恒进行重点训练。

  三、能量守恒在热学中的应用

  能量守恒与热学板块之间的关系较为密切,作为最常用的知识点存在于热学板块当中,在解决热学问题时,可将能量守恒作为支点与突破口进行使用。熟练掌握能量之间的转化是热学知识学习所必须满足的条件,这也是顺利应用能量守恒的基础与前提。热学会涉及到相当多的知识点,气体压强以及做功都在其中。下图所示的问题情境作为最常见的题型存在于热学题型当中。气体通过电热丝在封闭的右侧进行加热,这是内能不断增加的主要原因。温度也会在这一过程中随之发生改变,整体呈现出不断升高的趋势。在右侧压强不断增加的同时,活塞得以顺利运动,也就是说左边气体的动力来源为右边气体。学生需要在全面分析问题的基础之上实现对这类问题的有效解答,这要求学生在学习热学的同时,必须进一步熟悉掌握能量守恒定律。保证解题的准确性不会受到影响。

  结语:通过上述分析可以发现,系统性、整体性的物理知识是高中生学习所必须充分考虑的内容,这是进一步强化动能守恒应用的重要前提。利用常规分析法解答诸多物理问题,并不能实现对理想解决效果的获取。可在利用能量守恒的基础上,实现对复杂物理过程的巧妙简化。在灵活使用能量守恒的基础上,受力以及运动分析也可以更为直观的体现出来。清晰明了的问题对学生问题解决效率以及准确性的提升有推动作用。

  参考文献:

  [1]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.

  [2]陈德志.探究运用能量守恒定律解决高中物理问题的方法[J].广西教育,2017(6):162-163.

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