例談物理能量守恒定律

周峰

摘要：能量守恒定律包括能量守恒與動量守恒.能量守恒是指在重力工作條件下，勢能與動能相互轉(zhuǎn)換過程中機械能不變，如果學(xué)生掌握好這個定律，對學(xué)習(xí)物理以及發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律有著很大的幫助.守恒的方式多元化，對于高中學(xué)生來說，接受和理解以及利用能量守恒解決難題對教師教學(xué)方法有著很大的關(guān)聯(lián).針對于此類問題，本文結(jié)合近年來高考中的能量守恒問題，從不同角度來分析每一種題型的規(guī)律.

關(guān)鍵詞：能量守恒；高中物理；教學(xué)方法

一、能量守恒的教學(xué)

在教材中能量的內(nèi)容主要包含力學(xué)機械能以及分子能量、電磁場能量等.對于這些內(nèi)容，學(xué)生都不會陌生，但是真正讓他們講出原因來卻很困難.這就需要教師引導(dǎo)學(xué)生了解能量體系，研究其能量的能量值與能量變化，比如，對能量值的計算有基本公式；磁場能量卻沒有公式可循，這就需要教師進行詳細的講解，讓學(xué)生歸納能量變化時對應(yīng)力的情況，通過這樣的對比歸納，學(xué)生就能理解：能量的轉(zhuǎn)化度就是功.只有讓學(xué)生腦中形成一個概念，解決問題才會方便.同時，也可以通過做實驗來發(fā)現(xiàn)變力并作出解答.教師也應(yīng)該著重強調(diào)，能量變化與功是相輔相成的，只有牢牢的記住能量與功的關(guān)系，才能熟練的應(yīng)用其原理.

在學(xué)習(xí)電能變化與分子能變化時，教材中沒有寫出計算公式，學(xué)生對這兩種能量的理解較淺，很難掌握理解.針對這一現(xiàn)象，可以利用對比的方式理清分子力做功與分子是能變化之間的關(guān)系等.比如，重力做功與重力勢能變化之間的關(guān)系就是重力是能減小多少就是重力做多少正功，重力勢能增加多少就是重力做了多少負功.即 .同樣，分子勢能的變化也是分子力做功的變化，由于二者之間的兩只相等，所以也體現(xiàn)出功與能之間的關(guān)系.也可以可指導(dǎo)學(xué)生在思考時從機械能守恒條件入手.如，一個能量系統(tǒng)去掉重力還有其他力在做功，那機械能是怎么樣變化的？這樣學(xué)生就可以通過推理來算出能量不守恒的定論，其他力做多少正功都是與機械能成正比的.也就是說正功增加機械能增加，付功增加機械能減少.這樣的題目也體現(xiàn)了功和能之間的關(guān)系.這是物理學(xué)中比較常見的解題方法，學(xué)生只要懂得利用這樣的方法就能夠較好的理解能量守恒定律.

二、不容忽視的能量守恒定律

能量守恒是較為常見的規(guī)律之一，是針對各種守恒與能量轉(zhuǎn)化的.正是因為這條意義過于簡單，所以學(xué)生往往忽視了能量守恒的存在.其具體變現(xiàn)為，有時候?qū)W生錯誤應(yīng)用，有時候?qū)W生忘記應(yīng)用.學(xué)生在應(yīng)用中不能夠分析出對能量損失.比如，在物體的碰撞過程中損失的機械能.磁場震蕩中輻射的損失等.對于錯誤應(yīng)用，我發(fā)現(xiàn)這與教師在教學(xué)中的引導(dǎo)有著莫大的關(guān)系，導(dǎo)致學(xué)生經(jīng)常無電阻無摩擦損耗作為能量守恒的解決條件.比如，在電磁場的教學(xué)中，重點是分析震蕩中的能量轉(zhuǎn)化，卻不能忽視電磁輻射的能量損失.有些教師就是忽視的輻射損失，導(dǎo)致學(xué)生錯誤應(yīng)用能量守恒.所以，在實際教學(xué)中，教師應(yīng)高重視教材的知識點以及教材的連貫性以及內(nèi)在聯(lián)系，讓學(xué)生能夠全面的分析和了解物理現(xiàn)象中出現(xiàn)的能量守恒問題.

在高考中，能量守恒考題主要分多體和單體問題，單體的機械能守恒在高考中基本不會出現(xiàn)，都是以多體能量守恒為主，主要開叉在多個物體組成的能量系統(tǒng)中出現(xiàn)的能量守恒問題.這類的習(xí)題我們要從整體意識入手，將多個物體化零為整組成一個能量系統(tǒng)，這樣機械能量守恒定律才適合這個系統(tǒng)，也就是：組成系統(tǒng)的各個物體之間只有動能和勢能之間的轉(zhuǎn)化，沒有機械能與其他形式的能量之間的轉(zhuǎn)化時，則系統(tǒng)的機械能守恒.

從上面可以看出，高中能量守恒定律是有章可循的，只要將問題按照模型進行分類，向?qū)W生灌輸模型概念，并且找出每種模型的規(guī)律就會找到對應(yīng)的解題方法和技巧.比如，解決滑槽模型類的問題，就是認清物體運動的過程，找到運動過程中的最低點以及最高點時速度相同的條件，這樣就可以輕松解決問題.同樣動量守恒也可以建模，如典型的碰撞模型滑塊 模型，這種模型之間索然沒有本質(zhì)上的區(qū)別，但是也要想學(xué)生講明，動量守恒的過程與條件.在這個過程中，首先要開發(fā)學(xué)生的思考，讓學(xué)生腦中出現(xiàn)一個完整清晰的物理情景.隨后闡述總物理過程并分成若干個子過程，這樣學(xué)生的思維就會變得活躍，能量守恒問題也就迎刃而解.

綜上所述，高中物理最重要的內(nèi)容之一就是能量定律，但是有的能量有計算公式，有的能量沒有，這就導(dǎo)致多數(shù)學(xué)生不懂得靈活的運用這個定律，教師只有通過精煉精講的方式帶領(lǐng)學(xué)生自主探究，逐步的發(fā)展學(xué)生思維能力與觀察能力，在沒有先進的試驗器材時可以采用常規(guī)試驗器材，只有學(xué)生經(jīng)歷了試驗過程才能夠更好的理解能量守恒定律.因此，有效提高學(xué)生的探究能力就能提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，這也是將物理教學(xué)的有效性提高了.

參考文獻：

[1]徐高本.機械能守恒顯神通（高一、高二、高三）[J]. 數(shù)理天地（高中版）， 2004，（12） .

[2]肖立.例析三類系統(tǒng)機械能守恒習(xí)題[J]. 數(shù)理化學(xué)習(xí)（高中版），2007（9）.

[3]徐忠.淺談動量守恒與機械能守恒的綜合運用[J]. 中學(xué)理科， 2001（Z1）.

[4]朱欣.典型機械能守恒問題分類解析[J]. 中學(xué)理科， 2005（9） . [江蘇省泰興市第四高級中學(xué) （225411）]