在我們目前學習的高中物理教材中, 能量相關的知識占比越來越大, 其能夠將物理學中各個知識點連接在一起。我們在對這些知識進行學習的時候, 可以首先從能量觀點的角度上對問題進行分析, 進而對相關的問題進行有效的解決, 在加深自己知識認知時也提升了我們的解題效率。
一、力學中能量觀點的使用
我們在對力學相關的知識進行學習的時候, 可以清楚的知道其中的能量形式有動能、彈性勢能以及引力勢能等等, 并且被統稱為機械能。其中能量傳遞與轉化是由功量度進行的, 其中存在著動能定理等相關轉化規律。而能量守恒定律處于力學中時, 其主要是以機械能守恒定律的形式進行呈現。
例題1:如圖1所示, 在平面上放置一個質量是25kg的小車B, 然后在上面放質量是15kg的木塊, 木塊和車之間滑動摩擦系數是0.2。在小車B左邊有一輛質量是20kg的小車A, 其正用3m/s的速度往前運動。在A和B發生碰撞并且連在一起之后, 木塊一直在B車上滑動。在題目中給予的相關條件的基礎上求解下面問題: (1) 在車和物體以相同的速度前進時速度是多少? (2) 木塊在B車上的滑動距離是多少?
解析:在對這道題目進行詳細的了解之后, 我們就可以知道可以使用動量守恒等相關的定理進行解決。解: (1) 將小車A、B和B車上的木塊構成一個系統, 并且將其作為解題中的主要研究對象, 在A、B碰撞到車和木塊使用相同速度前行的整個過程中, 系統遭到的合外力是0, 在這種情況下就可以根據動量守恒定律得到mAV0= (mA+mB+mC) v2。在這式子中帶入具體的數據就可以求出V2=1m/s, 這就代表了小車和木塊使用1m/s的速度前行。代入數據, 可解得:v2=1m/s, 即小車與木塊以1m/s的速度前進。
在對 (2) 這個小問題進行解答的時候, 我們首先要把小車A、B構成的主要系統作為研究對象, 在兩者相撞過程中, 系統受到合外力是0, 同樣是依據動量守恒相關定理就能夠得出, mAv0= (mA+mB) v1, 在此式子的基礎上求出
之后再把小車A、B與B車上的木塊構成一個系統, 在A、B接觸車與木塊用相同速度前行的整個過程中, 依據相關的動能定理, 就能夠得到, 在經過計算之后得出s為0.33m。這道力學相關的問題就是在能量觀點上出發進行了有效解答。[1]
二、熱學中能量觀點的使用
我們在學習熱學知識時, 其中能量形式主要呈現在分子熱運動相對應內能方面, 還有就是傳熱。其中內能變化與熱量之間定量關系遵從熱力學第一定律, 這個定律就是我們熟知的能量守恒定律, 其也是在熱力學中的具體呈現形式。
例題2:如圖2, 在一個密封氣缸中含有氣體, 這些氣體被豎直隔板分隔成左右兩個部分, 這個隔板能夠在氣缸中進行無摩擦移動?，F在將右邊氣體中放置一根電熱絲, 氣缸壁與隔板都絕熱。在初期的時候隔板靜止, 左右氣體溫度一樣。在這個環境中給電熱絲導入電流, 在通電一定時間之后斷掉電源, 在缸中氣體實現平衡后, 與初期狀態相比下面選項正確的有哪些?
A.右側氣體溫度增加, 左側氣體溫度沒有變化
B.左右兩邊氣體溫度都升高
C.左邊氣體壓強加大
D.右邊氣體內能加大量和電熱絲釋放的熱量相等
解析:這道題重點在于氣體, 在電熱絲導入電之后, 右側氣體溫度升高并且把隔板往左推, 對左氣體進行做功。根據熱力學相關定律, 內能加大, 溫度升高。而依據氣體定律總結出左氣體壓強極大, 則只有BC是正確答案。[2]
三、電學中能量觀點的使用
我們在學習電學知識時, 從能量觀點方面出發就能夠知道電荷在靜電場中運動時始終符合能量守恒的相關定義。在一定條件下電能與其他形式的能量可以進行轉化, 這種轉化過程就是能量守恒的具體呈現方式。
例題3:如圖3所示, 在X軸上面具有勻強磁場B, 下面存在勻強電場E。其中電量為q、質量為m, 不考慮粒子重量。X軸上有一點N, 要讓粒子在y軸上從靜止釋放而達到N, 請問粒子需要帶何種電荷?
解析:粒子在靜止釋放時一定是先受到電場力的作用, 因此M點要在Y軸上。要想進入磁場就需要先往上運動, 靜止的電荷要往上運動就需要受到向上電場力的作用, 而E方向是往下的, 因此粒子帶負電。經過對例題進行解答之后, 我們能夠清楚感受到能量相關概念被滲入到到物理學各個知識點中。能量轉化和守恒就像條線, 并且把全部的物理知識貫連在一起。就目前高中物理知識結構而言, 能量相關概念存在的各個作用在相關問題的解答中都能被充分的發揮出來。[2]
四、結束語
我們在學習高中物理知識時, 必須要對能量相關的定理知識點進行深入的了解, 因為其能夠將力學、熱學以及電學等相關的知識點連接在一起。在對一些綜合性問題進行解決的時候, 就能夠將能量觀點使用在其中, 在促使我們對相關知識進行全面性掌握的同時, 也提升了自己的解題效率。
摘要：在我們對高中物理知識進行學習的時候, 能量基本上貫穿了整個物理知識結構。高中物理很多的問題都能夠使用能量相關的問題進行解決。本文就力學、熱學以及電學的實際例題作為基礎, 詳細闡述了物理學習中能量觀點的運用。
關鍵詞：能量觀點,高中物理,力學,熱學
參考文獻
[1] 甄士江.探究高中物理能量的教學[J].中學物理:高中版, 2016, 34 (2) :80-81.
[2] 閻均宜.高中物理學習中關于電場能量的辨析與思考[J].高考, 2016 (24) .