在我们目前学习的高中物理教材中, 能量相关的知识占比越来越大, 其能够将物理学中各个知识点连接在一起。我们在对这些知识进行学习的时候, 可以首先从能量观点的角度上对问题进行分析, 进而对相关的问题进行有效的解决, 在加深自己知识认知时也提升了我们的解题效率。
一、力学中能量观点的使用
我们在对力学相关的知识进行学习的时候, 可以清楚的知道其中的能量形式有动能、弹性势能以及引力势能等等, 并且被统称为机械能。其中能量传递与转化是由功量度进行的, 其中存在着动能定理等相关转化规律。而能量守恒定律处于力学中时, 其主要是以机械能守恒定律的形式进行呈现。
例题1:如图1所示, 在平面上放置一个质量是25kg的小车B, 然后在上面放质量是15kg的木块, 木块和车之间滑动摩擦系数是0.2。在小车B左边有一辆质量是20kg的小车A, 其正用3m/s的速度往前运动。在A和B发生碰撞并且连在一起之后, 木块一直在B车上滑动。在题目中给予的相关条件的基础上求解下面问题: (1) 在车和物体以相同的速度前进时速度是多少? (2) 木块在B车上的滑动距离是多少?
解析:在对这道题目进行详细的了解之后, 我们就可以知道可以使用动量守恒等相关的定理进行解决。解: (1) 将小车A、B和B车上的木块构成一个系统, 并且将其作为解题中的主要研究对象, 在A、B碰撞到车和木块使用相同速度前行的整个过程中, 系统遭到的合外力是0, 在这种情况下就可以根据动量守恒定律得到mAV0= (mA+mB+mC) v2。在这式子中带入具体的数据就可以求出V2=1m/s, 这就代表了小车和木块使用1m/s的速度前行。代入数据, 可解得:v2=1m/s, 即小车与木块以1m/s的速度前进。
在对 (2) 这个小问题进行解答的时候, 我们首先要把小车A、B构成的主要系统作为研究对象, 在两者相撞过程中, 系统受到合外力是0, 同样是依据动量守恒相关定理就能够得出, mAv0= (mA+mB) v1, 在此式子的基础上求出
之后再把小车A、B与B车上的木块构成一个系统, 在A、B接触车与木块用相同速度前行的整个过程中, 依据相关的动能定理, 就能够得到, 在经过计算之后得出s为0.33m。这道力学相关的问题就是在能量观点上出发进行了有效解答。[1]
二、热学中能量观点的使用
我们在学习热学知识时, 其中能量形式主要呈现在分子热运动相对应内能方面, 还有就是传热。其中内能变化与热量之间定量关系遵从热力学第一定律, 这个定律就是我们熟知的能量守恒定律, 其也是在热力学中的具体呈现形式。
例题2:如图2, 在一个密封气缸中含有气体, 这些气体被竖直隔板分隔成左右两个部分, 这个隔板能够在气缸中进行无摩擦移动。现在将右边气体中放置一根电热丝, 气缸壁与隔板都绝热。在初期的时候隔板静止, 左右气体温度一样。在这个环境中给电热丝导入电流, 在通电一定时间之后断掉电源, 在缸中气体实现平衡后, 与初期状态相比下面选项正确的有哪些?
A.右侧气体温度增加, 左侧气体温度没有变化
B.左右两边气体温度都升高
C.左边气体压强加大
D.右边气体内能加大量和电热丝释放的热量相等
解析:这道题重点在于气体, 在电热丝导入电之后, 右侧气体温度升高并且把隔板往左推, 对左气体进行做功。根据热力学相关定律, 内能加大, 温度升高。而依据气体定律总结出左气体压强极大, 则只有BC是正确答案。[2]
三、电学中能量观点的使用
我们在学习电学知识时, 从能量观点方面出发就能够知道电荷在静电场中运动时始终符合能量守恒的相关定义。在一定条件下电能与其他形式的能量可以进行转化, 这种转化过程就是能量守恒的具体呈现方式。
例题3:如图3所示, 在X轴上面具有匀强磁场B, 下面存在匀强电场E。其中电量为q、质量为m, 不考虑粒子重量。X轴上有一点N, 要让粒子在y轴上从静止释放而达到N, 请问粒子需要带何种电荷?
解析:粒子在静止释放时一定是先受到电场力的作用, 因此M点要在Y轴上。要想进入磁场就需要先往上运动, 静止的电荷要往上运动就需要受到向上电场力的作用, 而E方向是往下的, 因此粒子带负电。经过对例题进行解答之后, 我们能够清楚感受到能量相关概念被渗入到到物理学各个知识点中。能量转化和守恒就像条线, 并且把全部的物理知识贯连在一起。就目前高中物理知识结构而言, 能量相关概念存在的各个作用在相关问题的解答中都能被充分的发挥出来。[2]
四、结束语
我们在学习高中物理知识时, 必须要对能量相关的定理知识点进行深入的了解, 因为其能够将力学、热学以及电学等相关的知识点连接在一起。在对一些综合性问题进行解决的时候, 就能够将能量观点使用在其中, 在促使我们对相关知识进行全面性掌握的同时, 也提升了自己的解题效率。
摘要：在我们对高中物理知识进行学习的时候, 能量基本上贯穿了整个物理知识结构。高中物理很多的问题都能够使用能量相关的问题进行解决。本文就力学、热学以及电学的实际例题作为基础, 详细阐述了物理学习中能量观点的运用。
关键词：能量观点,高中物理,力学,热学
参考文献
[1] 甄士江.探究高中物理能量的教学[J].中学物理:高中版, 2016, 34 (2) :80-81.
[2] 阎均宜.高中物理学习中关于电场能量的辨析与思考[J].高考, 2016 (24) .