黃致睿

【摘要】能量守恒定律是高中物理中非常重要的一個知識點，充分掌握該知識點可以提高學生對物理知識的分析能力。能量守恒并非單獨存在，其蘊含在力學、電學、光學等學科內，與其學科融會貫通。如何用能量守恒定律分析物理學中的各種問題，應當成為高中學生所掌握的技巧，其可以幫助學生在物理領域獲得更好的發(fā)展。

【關鍵詞】能量守恒；高中物理；物理問題

前言

能量不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，其常常從一種形式轉化成為另一種形式，這也就是我們所接觸到的能量守恒與轉化定律。其是自然界非常重要的，并且是普遍存在的規(guī)律之一。在物理學中，通過對能量守恒定律的運用能夠很好地解決相應的問題。能量守恒定律是物理學中非常重要的一種問題解決方法，其在力學、電學、光學中都有所涉及。運用能量守恒定律解決物理中的相關問題，能夠提高學生的思維能力，幫助學生建立相應的問題分析能力，培養(yǎng)學生的物理思維。作為一名高中生，應當對此定律予以充分掌握，并嘗試運用其分析高中物理中的問題，提高自身的物理素質修養(yǎng)。

一、力學中的能量守恒

我們在力學的學習過程中，最先接觸到的是能量守恒定律。物體間的相互作用被稱之為力，如果物體僅僅受到重力和彈力的作用，那么物體間的能量就會在動能和勢能之間相互轉化，但是機械能的總量保持不變。此被稱為機械能的守恒與轉化，是能量守恒定律在力學中的表現(xiàn)，是解決力學問題的一條重要途徑。

下面，筆者通過一道例題探析能量守恒定律在力學中的應用。

例題：如圖1所示，水平傳輸帶勻速前行，其速度是v=2.0m/s，A端上方在傳料斗中裝有煤。在閥門打開的時候，煤依照流量為Q=50kg/s滾落到傳送帶上。在煤與傳送帶達到同速之后，被運到B端。那么，煤在運送過程中，下列說法正確的是（）

圖1

A.電動機應增加的功率為100W

B.電動機應增加的功率為200W

C.在一分鐘內因煤與傳送帶摩擦生的熱為6.0×103J

D.在一分鐘內因煤與傳送帶摩擦生的熱為1.2×104J

分析：此道例題可以通過能量守恒定律進行分析。煤流到傳送帶之后，其在摩擦力的作用下所產(chǎn)生的初速度為0，并進行的是直線勻加速運動。此時，摩擦力對煤做的功是正功，對傳送帶所做的功是負功。這時候，傳送帶多做的功就會進行轉化，形成煤的動能以及系統(tǒng)之間的熱量。也就是說，摩擦力所產(chǎn)生的能量進行了轉化，而要想找到本題的正確答案，則需要對能量守恒定律有準確的理解，根據(jù)能量守恒定律對此問題進行準確解答。

二、電學中的能量守恒

電場中的帶電物體受到電場力的作用，其所做的功等于給帶電物體電勢能增量的負值，也就是W=-?Ep其所反映的是通電導體被安倍力所做的功，其反映了電能和其他形式的能之間的守恒和轉化。我們在課堂上所學習到的歐姆定律，以及電磁感應中的法拉第電磁感應定律以及楞次定律等，都是能量守恒定律的直接反映。

例題：如圖2所示，水平光滑的桌面上并排排列三個帶有正電的質點，其用數(shù)字表示為1、2、3。三個質點均為與邊長為l的等邊三角形的三個頂點處，C是此三角形的中心。三個質點的質量均為m，所帶電荷為q。質點1和3之間使用具有絕緣性質的剛桿進行連接，在3的位置使用沒有摩擦的鉸鏈進行連接。開始時候三個質點的速度都是0，那么在之后的運動中，質點3運動到C處之后，其速度是多少？

分析：本題三個質點構成系統(tǒng)，其不考慮所受外力的作用，僅僅是質心C保持不變。那么，在初始狀態(tài)之下質點3的位置就是，根據(jù)對稱原則可以得知質點3會在質點1、2作用下沿著OC方向運動，三個質點永遠處于三角形的頂點位置，其質量守恒的公式為?Ek=?EP。

三、光學中的能量守恒

光學中的能量守恒指的是在光的照射下，物體發(fā)射電子的現(xiàn)象，此被稱為光電效應。在愛因斯坦的光電效應方程式表達中，mv2=hv-W。此公式表達的是金屬中電子吸收光子的能量，其中一部分能量用于克服原子核對電子的引力做功，也就是常說的逸出功；另一部分多余的能量為電子離開金屬表面所具有的動能。因此，愛因斯坦的方程表達式，正是能量守恒定律的外在表現(xiàn)。在光學中，很多理論知識在學習時比較抽象，但是運用能量守恒定律進行總結和分析，其能量的轉化就會變得較為容易。因此，在光學中我們同樣需要運用能量守恒定律幫助我們對其進行更好的學習。

四、結語

自然界是一個非常豐富的世界，其運動的形式多種多樣，能量守恒定律在其中表現(xiàn)的形式也不盡相同。能量守恒定律其適應性非常普遍，我們在進行物理的學習過程中，需要對其進行充分掌握，對知識點進行詳細理解，只有真正掌握該定律的內涵，才能讓其幫助我們在物理的學習中獲得更大的發(fā)展和進步。

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