以能量守恒定律解決物理應(yīng)用問題論文
摘要：能量守恒定律應(yīng)用到相關(guān)物理解題中, 能夠加深學(xué)生對相關(guān)物理題目的理解和掌握。本文通過闡述能量守恒的相關(guān)概念, 重點通過具體實例, 研究了能量守恒定律在解決機(jī)械能守恒和內(nèi)能守恒問題上的應(yīng)用, 希望能為廣大高中學(xué)生的物理學(xué)習(xí)提供參考。
關(guān)鍵詞：高中; 能量守恒定律; 物理應(yīng)用;
高中物理的學(xué)習(xí)對于高中生即將面臨的高考有重要意義, 而高中物理中能量守恒部分知識的學(xué)習(xí), 也在一定程度可以幫助學(xué)生促進(jìn)相關(guān)物理問題的求解。能量守恒定律是高中物理學(xué)習(xí)的重點知識, 也是三大守恒定律中比較重要的一條定律。不但可以幫助學(xué)生促進(jìn)具體物理問題的求解, 也能促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。
1 能量守恒定律的概述
高中物理中, 所講的能量守恒定律是高中物理學(xué)習(xí)的一個重點知識, 對于學(xué)生的意義較為深遠(yuǎn)。能量守恒, 就是說能量不會沒有理由的產(chǎn)生、也不會沒有緣由的消失。能量在整個存在的過程中, 都是通過能量間的轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的。而能量的這種轉(zhuǎn)換, 也不是能量的數(shù)目、數(shù)量上發(fā)生增減變化, 而只是能量的形式發(fā)生了變化。所以, 能量守恒定律就是指能量不會在數(shù)目上發(fā)生增減變化, 只是以另一種形式存在。比如, 摩擦生熱就是能量守恒的一種表現(xiàn)。其中, 是機(jī)械能轉(zhuǎn)換成了內(nèi)能而繼續(xù)存在。還有就是茶壺?zé)倪^程中, 沸騰的開水可以把壺蓋頂起, 就是內(nèi)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的一個表現(xiàn)。所以, 能量守恒定律, 就是研究能量在存在過程中, 是從一種能量轉(zhuǎn)換成另外一種能量形式。而且, 如果發(fā)生了能量的減少, 那么在另一種能量上一定有增加, 并且增加和減少的數(shù)量是一樣的[1]。
2 能量守恒定律在物理解題中的應(yīng)用
能量守恒定律是物理定律中最基本的定律, 當(dāng)前我們所處的自然界中, 一切物質(zhì)的運動都要遵守這一基本規(guī)律。不管是分子還是原子, 或者是較大的天體, 它們的能量轉(zhuǎn)化都是在遵循能量守恒的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的。所以, 能量守恒定律的應(yīng)用不僅在物理解題中體現(xiàn), 更體現(xiàn)在生活日常中。
2.1 能量守恒定律解決機(jī)械能相關(guān)問題上的應(yīng)用
能量守恒在高中物理中, 主要是以保守力學(xué)系統(tǒng)和熱力學(xué)系統(tǒng)這兩種基本形式來表達(dá)的。其中, 機(jī)械能守恒就是以保守力學(xué)系統(tǒng)來實現(xiàn)表達(dá)的。機(jī)械能守恒是學(xué)生在解答物理題目的時候, 比較容易遇到的一種類型。而機(jī)械能守恒的條件就是, 只考慮重力, 不再考慮其他外力對物體做功。但是, 這并不是說只有重力在對物體做功, 而是其他外力雖然也在對物體做功, 但是它們的代數(shù)和基本為零, 所以可以忽略, 從而只考慮重力的作用[2]。
例如, 在題目:一輛小車現(xiàn)停放在一個平面上, 這個平面是光滑的。而這時, 該平面上的一個物體, 現(xiàn)需要沿著該水平的平面向上面滑去, 直到物體到達(dá)了一個既定高度后, 再滑下來。已知, 該輛小車的質(zhì)量是m, 物體的質(zhì)量是M, 并且, 假設(shè)這個物體的滑動速度是0v, 那么, 在此前提下, 求這個向上滑動的物體能夠達(dá)到的最大高度是多少?
根據(jù)題意, 由于平面是一個光滑的平面, 那么題目中的小車和物體在這個方向上, 其動能是可以被看成守恒狀態(tài)。也因為是在光滑的平面, 那么不存在摩擦力, 所以, 這就能夠運用到機(jī)械能守恒這一定律。
因此就有:
2.2 能量守恒定律在解決內(nèi)能問題上的應(yīng)用
內(nèi)能, 也就是熱量和功這兩種能量形式。它們的能量守恒是指其質(zhì)量或者能量, 是可以相互轉(zhuǎn)換的, 在轉(zhuǎn)換的過程中, 也遵循能量守恒。能量守恒的兩種表達(dá)形式中的第二種, 也即是熱力學(xué)系統(tǒng), 就是內(nèi)能的表達(dá)形式。
例如, 在題目:下面四個選項中, 關(guān)于內(nèi)能變化說法正確的.是 () ?
A、當(dāng)一個物體的溫度發(fā)生了變化, 那么它的內(nèi)能也就會一定發(fā)生變化
B、某個物體在對外做功的時候, 它的內(nèi)能可能改變, 也可能不改變, 但是只要是向物體傳遞熱量, 那么內(nèi)能就勢必會不一樣
C、如果對一個物體做功, 這個物體的內(nèi)能就一定會在此情景下發(fā)生改變。但是, 物體只要傳熱量到外面, 物體的內(nèi)能也會發(fā)生變化
D、如果某物體, 在各種條件下都不跟外界發(fā)生熱交換, 那么這個物體的內(nèi)能就不會發(fā)生變化
很明顯, 這是一個關(guān)于內(nèi)能能量守恒與否的題目, 這就需要運用到能量守恒相關(guān)的知識來解答。首先, 一個物體它的內(nèi)能不只是由溫度決定, 所以A選項錯誤。而改變內(nèi)能的兩種方式是做功和熱傳遞, 經(jīng)過分析, B正確。
3 結(jié)束語
高中物理的能量守恒定律是高中物理的重點知識, 需要學(xué)生掌握能量守恒的知識, 才能解答相關(guān)物理題目。因為, 能量守恒定律的應(yīng)用范圍比較廣, 尤其是在相關(guān)物理問題上的應(yīng)用。能量守恒主要體現(xiàn)在機(jī)械能守恒和內(nèi)能守恒兩方面, 相對來說內(nèi)能守恒更容易被學(xué)生掌握。所以, 通過對能量守恒在這兩方面的應(yīng)用分析, 能夠加深學(xué)生對能量守恒的理解。
參考文獻(xiàn)
[1]張文杰, 雷步芳, 李永堂.能量守恒定律在液壓系統(tǒng)發(fā)熱分析中的應(yīng)用[J].太原重型機(jī)械學(xué)院學(xué)報, 2016, (01) :90-92.
[2]李輝林.動力能量學(xué)基礎(chǔ)理論的提出及應(yīng)用原理示意——動力學(xué)基礎(chǔ)理論的集合及牛頓力學(xué)定律的定位與“能量守恒”、“相對論”的關(guān)系[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品, 2015, (06) :36-43.
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