谈中学物理中的能量观点及其应用

杜潇姗

摘 要：能量是中学物理知识体系中的一个重要的内容，能量的知识几乎存在于物理知识的各个方面，无论是学习力学知识，还是学习电磁学知识，都会涉及到能量的变化.因此，深入的理解能量的概念和意义，从能量的角度来分析和解决物理问题，具有非常重要的现实作用.然而，虽然能量具有重要的价值，但是现今的教学中存在很多的问题，课堂效率低下，导致学生不能很好地运用能量的知识来解决问题.所以本文通过分析教学中主要存在问题的两个方面，来探究如何提高物理能量教学的能力和作用。

关键词：中学物理；能量观点；应用

能量守恒定律是自然界的一条普遍而重要的规律，是贯穿中学物理的一根突出主线。中学物理的许多基本规律可由能量守恒定律归纳、演绎而来。教学实践证明，用能量守恒定律归纳、演绎物理规律，可以加强中学物理各部分内容间的横向联系，做到源于课本、高于课本、活于课本。

一、能量守恒定律

相比于长度、重量等物理量，能量无法被直接观察到，并且具有多种形式，如动能、势能、电磁能等等。在大自然发生的各式各样的过程中，能量从一种形式转化为另一种形式，从一个地方转移到另一个地方，周而复始。而纵观人类的技术史，我们已有的大量技术就是将一种形式的能量转化为另一种形式，例如蒸汽机、发电机等等。大自然中的能量虽然可以在形式上发生转化，在空间上进行转移，但其总量却不变。能量守恒定律最一般的表述形式是：“对于一个与外界无任何联系的系统（称为孤立系统或封闭系统）来说，系统内各种形式的能量可以由一个物体传给另一个物体，也可以由一种形式转化为另一种形式，但整个系统内各种形式的能量总和保持不变。

二、中学物理中的能量的应用

1.力学中的能量守恒。我们在力学的学习过程中，最先接触到的是能量守恒定律。物体间的相互作用被称之为力，如果物体仅仅受到重力和弹力的作用，那么物体间的能量就会在动能和势能之间相互转化，但是机械能的总量保持不变。此被称为机械能的守恒与转化，是能量守恒定律在力学中的表现，是解决力学问题的一条重要途径。例题：如图1所示，水平传输带匀速前行，其速度是v=2.0m/s，A端上方在传料斗中装有煤。在阀门打开的时候，煤依照流量为Q=50kg/s滚落到传送带上。在煤与传送带达到同速之后，被运到B端。那么，煤在运送过程中，下列说法正确的是（）

A.电动机应增加的功率为100W

B.电动机应增加的功率为200W

C.在一分钟内因煤与传送带摩擦生的热为6.0×103J

D.在一分钟内因煤与传送带摩擦生的热为1.2×104J

分析：此道例题可以通过能量守恒定律进行分析。煤流到传送带之后，其在摩擦力的作用下所产生的初速度为0，并进行的是匀加速直线运动。此时，摩擦力对煤做的功是正功，对传送带所做的功是负功。这时候，传送带多做的功就会进行转化，形成煤的动能以及系统之间的热量。也就是说，摩擦力所产生的能量进行了转化，而要想找到本题的正确答案，则需要对能量守恒定律有准确的理解，根据能量守恒定律对此问题进行准确解答。

2.光学中的能量守恒。光学中的能量守恒指的是在光的照射下，物体发射电子的现象，此被称为光电效应。在爱因斯坦的光电效应方程式表达中，21mv2=hv-W。此公式表达的是金属中电子吸收光子的能量，其中一部分能量用于克服原子核对电子的引力做功，也就是常说的逸出功；另一部分多余的能量为电子离开金属表面所具有的动能。因此，爱因斯坦的方程表达式，正是能量守恒定律的外在表现。在光学中，很多理论知识在学习时比较抽象，但是运用能量守恒定律进行总结和分析，其能量的转化就会变得较为容易。因此，在光学中我们同样需要运用能量守恒定律帮助我们对其进行更好的学习。

3.电磁感应中的能量问题。电磁感应的过程是能量的转化和守恒的过程，导体切割磁感线或磁通量发生变化在回路中产生感应电流，机械能或其他形式的能便转化为电能；感应电流做功，又可使电能转化为机械能或电阻的内能等；电磁感应的过程总是伴随着能量转化的过程，因此在分析电磁感应问题时，应牢牢抓住能量守恒这一基本规律，分析清楚有哪些力做功，就可知道有哪些形式的能量参与了相互转化，然后借助于动能定理或能量守恒定律等规律求解。

电能求解的三种主要思路：

（1）利用克服安培力做功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力做的功；

（2）利用能量守恒求解：机械能的减少等于产生的电能；

（3）利用电路特征求解：通过电路中所产生的电流来计算。

三、做好中学物理能量教学的措施

1.课前要预习准备。课前准备能够提高上课的效率，所以教师可以在上课前针对课堂教学内容给学生布置一些思考作业，例如让学生思考能都能够以那些形式存在，不同形式的功和能之间都能够怎么转化，而课堂上就以此为出发点，讲解能量的形式和功能的转化.

2.课后要复习巩固。现在的学习很多都只是在课堂上短短的几十分钟的时间里，而课后学生很少会主动的复习巩固，由于学生对于复杂知识点的理解程度比较差，所以课堂时间是远远不够的，所以教师在课后可以针对学生的理解难点设置专门的答疑课、习题课等，针对某一知识点，把能够与之相关联的知识点罗列出来，逐一进行讲解，帮助学生理解问题，学会分析问题的切入点。

3.物理思维的培养是关键。教育提倡素质教育，倡导因材施教，所以相较于基础知识的教学来说，物理思想方法的教学显得更为重要，使学生养成善于质疑的良好习惯，让学生的思维变得更加灵活，从而才能充分调动他们学习的积极性，达到事半功倍可见，以能量守恒定律为主线，把中学物理的主要内容贯穿起来组成知识网络，进而把实验观察和理论分析相结合，有助于学生“看根”，去认识物理规律。放能量守恒定律之“矢”，射认识现象、掌握规律之“的”。让学生掌握物理规律间的内在联系。通过归纳、演绎组成知识序列，以巩固旧知识，启迪新知识，培养学生分析问题，解决问题的实际能力。

参考文献：

[1]崔晓钟，李宏玲.能量转换与守恒定律初探[J].辽宁教育学院学报，1998（5）.