以能量守恆定律解決物理應用問題論文

摘要：能量守恆定律應用到相關物理解題中, 能夠加深學生對相關物理題目的理解和掌握。本文通過闡述能量守恆的相關概念, 重點通過具體實例, 研究了能量守恆定律在解決機械能守恆和內能守恆問題上的應用, 希望能為廣大高中學生的物理學習提供參考。

關鍵詞：高中; 能量守恆定律; 物理應用;

高中物理的學習對於高中生即將面臨的大學聯考有重要意義, 而高中物理中能量守恆部分知識的學習, 也在一定程度可以幫助學生促進相關物理問題的求解。能量守恆定律是高中物理學習的重點知識, 也是三大守恆定律中比較重要的一條定律。不但可以幫助學生促進具體物理問題的求解, 也能促進學生的全面發展。

1 能量守恆定律的概述

高中物理中, 所講的能量守恆定律是高中物理學習的一個重點知識, 對於學生的意義較為深遠。能量守恆, 就是説能量不會沒有理由的產生、也不會沒有緣由的消失。能量在整個存在的過程中, 都是通過能量間的轉換實現的。而能量的這種轉換, 也不是能量的數目、數量上發生增減變化, 而只是能量的形式發生了變化。所以, 能量守恆定律就是指能量不會在數目上發生增減變化, 只是以另一種形式存在。比如, 摩擦生熱就是能量守恆的一種表現。其中, 是機械能轉換成了內能而繼續存在。還有就是茶壺燒水的過程中, 沸騰的開水可以把壺蓋頂起, 就是內能轉換成機械能的一個表現。所以, 能量守恆定律, 就是研究能量在存在過程中, 是從一種能量轉換成另外一種能量形式。而且, 如果發生了能量的減少, 那麼在另一種能量上一定有增加, 並且增加和減少的數量是一樣的.[1]。

2 能量守恆定律在物理解題中的應用

能量守恆定律是物理定律中最基本的定律, 當前我們所處的自然界中, 一切物質的運動都要遵守這一基本規律。不管是分子還是原子, 或者是較大的天體, 它們的能量轉化都是在遵循能量守恆的基礎上實現的。所以, 能量守恆定律的應用不僅在物理解題中體現, 更體現在生活日常中。

2.1 能量守恆定律解決機械能相關問題上的應用

能量守恆在高中物理中, 主要是以保守力學系統和熱力學系統這兩種基本形式來表達的。其中, 機械能守恆就是以保守力學系統來實現表達的。機械能守恆是學生在解答物理題目的時候, 比較容易遇到的一種類型。而機械能守恆的條件就是, 只考慮重力, 不再考慮其他外力對物體做功。但是, 這並不是説只有重力在對物體做功, 而是其他外力雖然也在對物體做功, 但是它們的代數和基本為零, 所以可以忽略, 從而只考慮重力的作用[2]。

例如, 在題目:一輛小車現停放在一個平面上, 這個平面是光滑的。而這時, 該平面上的一個物體, 現需要沿着該水平的平面向上面滑去, 直到物體到達了一個既定高度後, 再滑下來。已知, 該輛小車的質量是m, 物體的質量是M, 並且, 假設這個物體的滑動速度是0v, 那麼, 在此前提下, 求這個向上滑動的物體能夠達到的最大高度是多少?

根據題意, 由於平面是一個光滑的平面, 那麼題目中的小車和物體在這個方向上, 其動能是可以被看成守恆狀態。也因為是在光滑的平面, 那麼不存在摩擦力, 所以, 這就能夠運用到機械能守恆這一定律。

因此就有:

2.2 能量守恆定律在解決內能問題上的應用

內能, 也就是熱量和功這兩種能量形式。它們的能量守恆是指其質量或者能量, 是可以相互轉換的, 在轉換的過程中, 也遵循能量守恆。能量守恆的兩種表達形式中的第二種, 也即是熱力學系統, 就是內能的表達形式。

例如, 在題目:下面四個選項中, 關於內能變化説法正確的是 () ?

A、當一個物體的温度發生了變化, 那麼它的內能也就會一定發生變化

B、某個物體在對外做功的時候, 它的內能可能改變, 也可能不改變, 但是隻要是向物體傳遞熱量, 那麼內能就勢必會不一樣

C、如果對一個物體做功, 這個物體的內能就一定會在此情景下發生改變。但是, 物體只要傳熱量到外面, 物體的內能也會發生變化

D、如果某物體, 在各種條件下都不跟外界發生熱交換, 那麼這個物體的內能就不會發生變化

很明顯, 這是一個關於內能能量守恆與否的題目, 這就需要運用到能量守恆相關的知識來解答。首先, 一個物體它的內能不只是由温度決定, 所以A選項錯誤。而改變內能的兩種方式是做功和熱傳遞, 經過分析, B正確。

3 結束語

高中物理的能量守恆定律是高中物理的重點知識, 需要學生掌握能量守恆的知識, 才能解答相關物理題目。因為, 能量守恆定律的應用範圍比較廣, 尤其是在相關物理問題上的應用。能量守恆主要體現在機械能守恆和內能守恆兩方面, 相對來説內能守恆更容易被學生掌握。所以, 通過對能量守恆在這兩方面的應用分析, 能夠加深學生對能量守恆的理解。

　　參考文獻

[1]張文傑, 雷步芳, 李永堂.能量守恆定律在液壓系統發熱分析中的應用[J].太原重型機械學院學報, 2016, (01) :90-92.

[2]李輝林.動力能量學基礎理論的提出及應用原理示意——動力學基礎理論的集合及牛頓力學定律的定位與“能量守恆”、“相對論”的關係[J].中國新技術新產品, 2015, (06) :36-43.