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以能量守恒定律解决物理应用问题
时间:2019-09-27
摘要：能量守恒定律应用到相关物理解题中, 能够加深学生对相关物理题目的理解和掌握。本文通过阐述能量守恒的相关概念, 重点通过具体实例, 研究了能量守恒定律在解决机械能守恒和内能守恒问题上的应用, 希望能为广大高中学生的物理学习提供参考。
关键词：高中; 能量守恒定律; 物理应用;
高中物理的学习对于高中生即将面临的高考有重要意义, 而高中物理中能量守恒部分知识的学习, 也在一定程度可以帮助学生促进相关物理问题的求解。能量守恒定律是高中物理学习的重点知识, 也是三大守恒定律中比较重要的一条定律。不但可以帮助学生促进具体物理问题的求解, 也能促进学生的全面发展。
1 能量守恒定律的概述
高中物理中, 所讲的能量守恒定律是高中物理学习的一个重点知识, 对于学生的意义较为深远。能量守恒, 就是说能量不会没有理由的产生、也不会没有缘由的消失。能量在整个存在的过程中, 都是通过能量间的转换实现的。而能量的这种转换, 也不是能量的数目、数量上发生增减变化, 而只是能量的形式发生了变化。所以, 能量守恒定律就是指能量不会在数目上发生增减变化, 只是以另一种形式存在。比如, 摩擦生热就是能量守恒的一种表现。其中, 是机械能转换成了内能而继续存在。还有就是茶壶烧水的过程中, 沸腾的开水可以把壶盖顶起, 就是内能转换成机械能的一个表现。所以, 能量守恒定律, 就是研究能量在存在过程中, 是从一种能量转换成另外一种能量形式。而且, 如果发生了能量的减少, 那么在另一种能量上一定有增加, 并且增加和减少的数量是一样的[1]。
2 能量守恒定律在物理解题中的应用
能量守恒定律是物理定律中最基本的定律, 当前我们所处的自然界中, 一切物质的运动都要遵守这一基本规律。不管是分子还是原子, 或者是较大的天体, 它们的能量转化都是在遵循能量守恒的基础上实现的。所以, 能量守恒定律的应用不仅在物理解题中体现, 更体现在生活日常中。
2.1 能量守恒定律解决机械能相关问题上的应用
能量守恒在高中物理中, 主要是以保守力学系统和热力学系统这两种基本形式来表达的。其中, 机械能守恒就是以保守力学系统来实现表达的。机械能守恒是学生在解答物理题目的时候, 比较容易遇到的一种类型。而机械能守恒的条件就是, 只考虑重力, 不再考虑其他外力对物体做功。但是, 这并不是说只有重力在对物体做功, 而是其他外力虽然也在对物体做功, 但是它们的代数和基本为零, 所以可以忽略, 从而只考虑重力的作用[2]。
例如, 在题目:一辆小车现停放在一个平面上, 这个平面是光滑的。而这时, 该平面上的一个物体, 现需要沿着该水平的平面向上面滑去, 直到物体到达了一个既定高度后, 再滑下来。已知, 该辆小车的质量是m, 物体的质量是M, 并且, 假设这个物体的滑动速度是0v, 那么, 在此前提下, 求这个向上滑动的物体能够达到的最大高度是多少?
根据题意, 由于平面是一个光滑的平面, 那么题目中的小车和物体在这个方向上, 其动能是可以被看成守恒状态。也因为是在光滑的平面, 那么不存在摩擦力, 所以, 这就能够运用到机械能守恒这一定律。
因此就有:
2.2 能量守恒定律在解决内能问题上的应用
内能, 也就是热量和功这两种能量形式。它们的能量守恒是指其质量或者能量, 是可以相互转换的, 在转换的过程中, 也遵循能量守恒。能量守恒的两种表达形式中的第二种, 也即是热力学系统, 就是内能的表达形式。
例如, 在题目:下面四个选项中, 关于内能变化说法正确的是 () ?
A、当一个物体的温度发生了变化, 那么它的内能也就会一定发生变化
B、某个物体在对外做功的时候, 它的内能可能改变, 也可能不改变, 但是只要是向物体传递热量, 那么内能就势必会不一样
C、如果对一个物体做功, 这个物体的内能就一定会在此情景下发生改变。但是, 物体只要传热量到外面, 物体的内能也会发生变化
D、如果某物体, 在各种条件下都不跟外界发生热交换, 那么这个物体的内能就不会发生变化
很明显, 这是一个关于内能能量守恒与否的题目, 这就需要运用到能量守恒相关的知识来解答。首先, 一个物体它的内能不只是由温度决定, 所以A选项错误。而改变内能的两种方式是做功和热传递, 经过分析, B正确。
3 结束语
高中物理的能量守恒定律是高中物理的重点知识, 需要学生掌握能量守恒的知识, 才能解答相关物理题目。因为, 能量守恒定律的应用范围比较广, 尤其是在相关物理问题上的应用。能量守恒主要体现在机械能守恒和内能守恒两方面, 相对来说内能守恒更容易被学生掌握。所以, 通过对能量守恒在这两方面的应用分析, 能够加深学生对能量守恒的理解。
参考文献
[1]张文杰, 雷步芳, 李永堂.能量守恒定律在液压系统发热分析中的应用[J].太原重型机械学院学报, 2016, (01) :90-92.
[2]李辉林.动力能量学基础理论的提出及应用原理示意——动力学基础理论的集合及牛顿力学定律的定位与“能量守恒”、“相对论”的关系[J].中国新技术新产品, 2015, (06) :36-43.
TAG标签： 物理应用
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