对高中物理中能量守恒定律的探析

肖泽政

摘要：高中物理是一门非常重要的学科，在我们的平常生活中，具有非常大的应用性和实践性。对于高考而言，学好高中物理对于我们很多高中生来说至关重要。高中物理从力的相互作用到电磁学均涉及了能量的转换，因此能量守恒定律在高中物理学习中具有重要作用。正确并巧妙使用能量守恒定律有助于快速解决一些复杂的高中物理问题。

关键词：高中物理；能量守恒；难点分析

一、能量守恒定律简述

所谓能量守恒是指在一个体系中，某个物体某种能量的改变必然会引起另一个物体或其本身的能量发生变化，但不管体系之间的物体发生怎么的变化，其体系总能量之和是不会改变的。根据课程所学，高中物理涉及的能量守恒问题主要有以下几类：（1）机械能与机械能之间的转换。（2）机械能与电磁场相结合的能量问题。（3）能量守恒与动量守恒相结合的问题。

二、能量守恒問题的难点分析

能量守恒思想始终贯穿高中物理，所以熟练使用能量守恒定律是获得物理高分的基础。结合高中所学知识和往年试题，能量守恒问题的难点主要有以下几点：

（一）正确选取研究对象

高中物理中与能量有关的题型有许多，如果可以运用能量守恒定律解题，就可以省去大量的中间步骤，直接得出结果。能量守恒问题的难点在于如何正确选取研究对象，因此抓住问题的关键，选取合适的研究对象就成为解题的重点。关于如何把握研究对象，可以记住一些常用的结论，这也是解题的技巧。

（二）灵活选取零势能面

关于能量守恒定律的另一个难点就是零势能面的选取，因为在高中物理题中大多涉及到势能，所以零势能面的正确选取就非常重要。

三、能量守恒定律在解题中的应用

能量守恒定律对物理解题有着很大的帮助，以下将举例说明能量守恒定律在解题中的应用。

（一）在力学与运动学问题中的应用

能量守恒定律在力学与运动学问题中的应用是最常见的题型，把握各动能、势能之间的能量转化是解题的关键。如下面这个例题：

例题1：一块质量是m=2kg的小木块的半径是R=1.25m。在光滑的圆弧轨道上从A点由静止开始往滑下，圆弧的轨道是竖直的，被固定在某一面上，最底端B点切线是水平的。a、b两轮的半径是r=0.4m，滑块和传送带之间的动摩擦因数μ=0.1，传送带右端点C与水平地面的距离为h=1.25m，C的垂直投影到点E上。取g=10m/s2。

（1）若传送带达到静止时，滑块刚好在b轮的顶点C处由传送带滑下，那么B、C两点间的相距多远？

（2）当a、b两轮按照某个角速度顺时针旋转时，滑块从C点做离心运动到达地面上的D点，如果C、D两点的距离是3m。试问：a、b两轮转动的角速度和滑块与传送带间产生的内能是多少。

分析：（1）由题意可知，滑块从A到B由机械能守恒有：

滑块由B到C，由动能定理：

滑块恰能在C点离开传送带：

解得x=10.5m。

（2）设滑块从C点飞出的速度为

，a、b两轮转动的角速度为ω，则

解得ω=15rad/s.

滑块在传送带上加速过程，根据牛顿运动定律及功能关系有：

对滑块有：-μmg=ma

滑块加速时间：

滑块位移为：

传送带移动的距离：

产生的内能：

解得Q=1J.

由此可研究对象的选取以及动能、势能之间的能量转化关系是解题的关键。

（二）机械能守恒问题

例题2：均质链条总长L，放置于光滑水平面上，水平面距离地面高为2L，均质链条的1/5悬垂与水平面上，链条开始时刻静止，在t=0时释放，试问均质链条下端第一次接触地面时均质链条的速度。

分析：因为涉及到重力势能问题，首先我们应该选取一个零势能面做参考点。最终链条一端接触地面，故选取地面为零势能面。则有：

由此便可求解出链条刚落地时的速度。

四、总结

能量守恒定律是高中物理学习中使用最多的一个定律也是最为重要的定律之一，对于这个定律，要做到了然于心，才能快速有效的求解高中物理中的力学、运动学等与能量守恒相关的问题。对于能量守恒，最为基础的就是分析能量变化，对每一道与能量守恒有关的题目，首要任务就是分清楚体系中哪些物体发生了能量变化，由什么能转换为了什么能，这样才能保证题目的正确率，并且真正掌握能量守恒的含义，对于学习其它物理知识的学习有所帮助。

参考文献：

[1]李鑫.高中物理学习中能量守恒定律的分析[J].经贸实践，2016（23）：261.

[2]陈湘湘.高中物理中守恒定律的解析[J].环渤海经济瞭望，2017（08）：163.endprint