能量守恒在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用分析

邱國民

【摘 要】能量守恒定律在揭示客觀自然規(guī)律的同時，也說明了客觀物質(zhì)世界中的能量并不會消失，只是從一種形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形態(tài)。能量守恒定律實際上證明的是一種物質(zhì)傳遞的過程。作為高中物理學(xué)習(xí)中的重要內(nèi)容之一，能量守恒定律在解決力學(xué)、電學(xué)等問題上均有所應(yīng)用。本文就將通過闡述能量守恒定律內(nèi)容與應(yīng)用意義，探究在高中物理教學(xué)中能量守恒定律應(yīng)用的原則與方法，希望通過本文的討論與探究能夠促進(jìn)高中物理教學(xué)水平及教學(xué)思路的開拓，給廣大高中物理教師的課堂教學(xué)提供一些參考和幫助。

【關(guān)鍵詞】能量守恒;高中物理;應(yīng)用分析

能量守恒定律作為高中物理教學(xué)重點內(nèi)容，不但在解決高中力學(xué)和電學(xué)問題上有重要應(yīng)用，對于解決生活中的實際物理問題也有一定應(yīng)用價值。能量守恒定律的學(xué)習(xí)與掌握對于開拓學(xué)生物理學(xué)習(xí)思路、提高物理知識綜合應(yīng)用能力都有所幫助。在高中物理學(xué)習(xí)中掌握能量守恒定律應(yīng)用方法就應(yīng)該先從明確能量守恒定律內(nèi)容與應(yīng)用意義出發(fā)。

一、能量守恒定律內(nèi)容與應(yīng)用意義概述

（一）能量守恒定律的內(nèi)容

作為自然界的客觀規(guī)律之一，能量守恒定律揭示了能量不會憑空消失和產(chǎn)生，而只會進(jìn)行不同形式之間的轉(zhuǎn)化這一客觀規(guī)律。能量守恒定律在高中物理學(xué)習(xí)中具有廣泛應(yīng)用，可適用于所有能量轉(zhuǎn)化問題的解決。運用能量守恒定律和物理學(xué)思維解決問題的能力是高中生在物理學(xué)習(xí)中應(yīng)該掌握的基本內(nèi)容。

（二）能量守恒定律的應(yīng)用意義

作為高中物理教學(xué)中的重要內(nèi)容，能量守恒定律幫助學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中了解力學(xué)和電學(xué)的本質(zhì)，將抽象的物理問題轉(zhuǎn)化為具有實際客觀性的具象化展示。通過對能量守恒定律的學(xué)習(xí)，學(xué)生更容易建立起能量轉(zhuǎn)化和傳遞的場景化認(rèn)知，對于促進(jìn)學(xué)生理解力學(xué)和電學(xué)中的物理問題、構(gòu)建系統(tǒng)且科學(xué)的物理知識體系有積極作用。在高中物理教育以素質(zhì)教育及創(chuàng)新思維為教育目標(biāo)、以分?jǐn)?shù)考察為教學(xué)評價的教學(xué)方式下，能量守恒定律的應(yīng)用在各類物理考試當(dāng)中也是重難點知識。在高中物理學(xué)習(xí)中，掌握好能量守恒定律不但能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)生對于機(jī)械能守恒、動能、電勢能守恒等問題的理解，實現(xiàn)物理規(guī)律的深入認(rèn)識和應(yīng)用，而且也能促進(jìn)學(xué)生物理思維的建立以及物理解題能力的提升。能量守恒定律的抽象性與學(xué)習(xí)難度大的特性雖然給學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來一定困難，但是只要掌握科學(xué)學(xué)習(xí)方法，注意學(xué)習(xí)效率和效果的提升，高中物理學(xué)習(xí)問題將迎刃而解。

二、高中物理教學(xué)中能量守恒定律應(yīng)用原則

在高中物理課堂中，應(yīng)注意能量守恒定律的教學(xué)應(yīng)用要注意以下事項，明確能量守恒定律應(yīng)用的原則。

（一）能量守恒定律研究對象的適宜性

高中物理教學(xué)中，能量守恒定律常被應(yīng)用于解決一些簡單的現(xiàn)實問題。彈簧受力問題、引力作用下的力學(xué)問題等都是能量守恒定律慣常解決的問題。在這些現(xiàn)實問題的解決過程中，適宜的能量守恒定律研究對象的選擇對于解決物理問題是很關(guān)鍵的。

（二）需先判斷能量守恒定律的應(yīng)用條件

能量守恒定律對于單個物體或者系統(tǒng)都具有應(yīng)用，在判斷能量守恒定律適用性時應(yīng)該先判斷其成立條件。以單個物體為例，需要重力或者彈力做功前提下才適用，而在以力學(xué)系統(tǒng)為研究對象時，則需要系統(tǒng)內(nèi)動能和重力勢能能夠轉(zhuǎn)化，才可以應(yīng)用能量守恒定律。

（三）能量守恒定律問題的功能關(guān)系切入

在高中物理問題的解題中，遇到涉及電場能、電能和內(nèi)能等問題且無法用公式直接計算能量時，可以注意通過其他功能關(guān)系的轉(zhuǎn)化，可以通過獲得不同能量變化下力的做功來實現(xiàn)功能關(guān)系的分析，從而更便捷的實現(xiàn)運用能量守恒定律解決現(xiàn)實問題。

三、能量守恒定律在高中物理教學(xué)中的認(rèn)知與應(yīng)用分析

（一）高中物理教學(xué)中對于能量守恒定律的科學(xué)認(rèn)知

只有對于能量守恒定律有科學(xué)的認(rèn)知，明確能量守恒定律所揭示規(guī)律的本質(zhì)，才能更好地運用能量守恒定律去解決物理解題和現(xiàn)實生活中所遇到的物理問題。在進(jìn)行能量守恒定律的學(xué)習(xí)中，我們需要認(rèn)識到能量守恒定律所應(yīng)用的研究范圍涉及的領(lǐng)域和系統(tǒng)十分廣泛。無論在研究單個物體還是對于整個體系的考察都能夠用到能量守恒定律，只有對于物理題干準(zhǔn)確理解、對于知識點合理運用，找到系統(tǒng)之中機(jī)械能轉(zhuǎn)化的脈絡(luò)，才能解決能量守恒定律下的物理問題。另外能量守恒定律的研究中，地球引力所引發(fā)的重力是影響能量守恒定律過程研究的重要內(nèi)容。在力學(xué)問題的研究中，學(xué)生需要明確物體受到重力作用和只有重力做功的區(qū)別。在一部分物理題目中，雖然物體受力作用復(fù)雜，但是力所做功卻并未表現(xiàn)，也就是說功的代數(shù)和是0，但是我們要了解，重力在這一過程中是做功的。

（二）能量守恒定律的應(yīng)用分析

能量守恒定律在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用十分廣泛，下面將通過具體例題來解析能量守恒定律在高中物理教學(xué)中解決問題的實際應(yīng)用。

1.能量守恒定律在解決力學(xué)問題中的應(yīng)用分析

例1：某物體在粗糙斜面之上以均速狀態(tài)從頂端下滑至底端，則其能量狀態(tài)表現(xiàn)為怎樣的變化（ ）。

A.物體的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動能

B.物體一部分的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能

C.物體機(jī)械能實現(xiàn)到內(nèi)能的全部轉(zhuǎn)化

D.物體的重力勢能減少，動能增加，重力勢能和動能之間呈現(xiàn)反比例變化

解題分析：通過對于題目的分析，我們可知兩個已知條件，第一，物體運動為勻速;第二，物體狀態(tài)為下滑。通過以上條件可以得知物體的動能在勻速下滑過程中不會發(fā)生改變。但因為物體處于下滑狀態(tài)，所以物體的勢能是不斷減少的，根據(jù)能量守恒定律，能量不會消失，只會轉(zhuǎn)化，所以該物體減少的勢能一定轉(zhuǎn)化為其他能量，由于在物體運動過程中并無其他外力作用，而斜面為粗糙斜面，所以可以得知物體在下滑過程中一定與粗糙表面產(chǎn)生了摩擦，而摩擦生熱現(xiàn)象導(dǎo)致減少的勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。通過以上的分析我們可以得知C為正確答案。

通過對于例1的分析，我們可以知道在只有重力做功的系統(tǒng)內(nèi)，物體的動能和勢能、勢能和內(nèi)能之間是可以進(jìn)行相互轉(zhuǎn)化的，在這一轉(zhuǎn)化過程中機(jī)械能總量保持不變。在應(yīng)用能量守恒定律解決高中物理問題中，我們需要重點對于物體受力狀態(tài)和運動狀態(tài)進(jìn)行分析。通過這兩方面的分析探究物體在系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)化過程，明確能量守恒定律的應(yīng)用方法。

2.能量守恒定律在解決電學(xué)問題中的應(yīng)用分析

除了在解決力學(xué)問題中具有應(yīng)用價值，對于電學(xué)問題，能量守恒定律也具有適用性。在電學(xué)問題解答中，能量守恒定律主要用于解決帶電物體在電力場中的受力和運動問題。在電力場中，帶電物體受到電力場中力的作用，其做功與增加物體電力勢能的負(fù)值相等，這說明在電力場之中，電能和其他形式的能可以實現(xiàn)相互轉(zhuǎn)化，而總能量仍然保持不變。這就是能量守恒定律的具體體現(xiàn)。能量守恒定律在解決電學(xué)問題中楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律中均有應(yīng)用，這些電學(xué)相關(guān)問題都可以通過能量守恒定律來解決和分析。能量守恒定律應(yīng)用于電學(xué)問題的解決可以減少對于電學(xué)物理過程中細(xì)節(jié)的分析，而從能量守恒定律角度進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化關(guān)系的分析就可以。這樣通過分析能量等量關(guān)系來列式解決物理問題能夠提高物理解題效率。能量守恒定律在電學(xué)問題上的應(yīng)用作為高中物理教學(xué)中的重要內(nèi)容，有效開拓了學(xué)生的物理解題思路。

結(jié)束語

綜上所述，能量守恒定律作為物理教學(xué)知識體系的基礎(chǔ)，具有一定的抽象性和難度。但是學(xué)好能量守恒定律對于高中生解決物理中力學(xué)和電學(xué)問題、開拓物理解題思路、解決生活中的物理問題等方面都有重要應(yīng)用。如何在物理教學(xué)中更多的應(yīng)用能量守恒定律，培養(yǎng)學(xué)生能量守恒定律應(yīng)用方法和習(xí)慣，是高中物理教師需要不斷探索的內(nèi)容。

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