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对高中物理中能量观点的讨论

发布时间: 2022-04-12 08:32:56 浏览:

摘 要:高中物理教材中,力是一条贯穿始终的红线,能量的概念也是一条贯穿始终的红线,掌握能量观点,学好能量守恒定律,可以化解复杂的物理过程、简化受力及运动分析,让整个的问题变得更加清晰明了,节约解题时间。本文针对笔者对高中物理中能量观点的理解进行阐述与分析。

关键词:高中物理;能量观点;分析

能量是贯穿整个高中物理学习中的基本概念,生活中的很多物理现象,都可以从能量角度去理解和演绎,无论在宏观上来把握整体结构,还是从微观上解决物理问题,我们都需要掌握能量的概念,学会活学活用。

一、高中物理中能量观点的学习困惑

“能量守恒”是高中物理课程的重要内容,也是高考的必考点。在物理学习中,基于能量守恒定律的应用,可以将复杂的问题简单化,是解决力学、热学、电磁学等问题的有效手段。能量相关知识是高中物理的重难点教学内容,也是很多同学在学习过程中的主要障碍,调查显示,很多同学对于能量观点,都缺乏系统的认知与理解,这表现在几个方面:

首先,利用能量解决问题的能力较差,物理知识的学习要做到活学活用,很多同学知道能量观点的概念,也知道能量观点的产生背景,但是却不知道如何应用这个观点来解决问题,实际应用能力较差。在面对电磁学、力学等综合性问题时,往往不知道从何左手,判断不出功的位移问题,导致解题出现错误。

其次,对能量的应用错误。很多同学对于能量的知识点,只是理解表面的概念,没有理清楚其中真正的关系,也没有将自己在课堂中获取的知识正迁移至其他能量转化问题上。在解决问题时,忽略了重要的物理过程。

二、如何真正理解高中物理中的能量观点

(一)能量守恒定律

能量守恒定律是高中物理学习中一条非常重要的定律,即:能量不会平台无故的产生,也不会平白消失,只会发生变化或转移,在变化与转移过程中,能量总量是恒定的。关于这一内容,也是高中物理的一项核心内容,与很多能量定理,都有着密切的关联,要学好高中物理,我们必须要弄清楚衡量守恒定律的概念和应用方法。在学习过程中,我发现很多同学在这一方面都存在问题,以这一常见问题为例:一个物体,在光滑水平面上,受到外力作用,保持加速运动状态向前运动,那么物体能量始终守恒吗?关于这个问题,很多同学都模棱两可,正确的答案应该是,物体能力处于增加状态。究其根本原因,是由于物体在运动时,遭受外力作用,外力会对物体做功,物体接受了外界的能量,因此,在分析时,我们必须要将施力物体纳入整个系统中进行分析,因此,系统能量并不守恒。

根据总结可以得出,只有一个系统在处于孤立状态时,能量才是守恒的,我们在判断类似问题时,需要仔细观察物体的运动过程,看有没有外界能量的输入,如果有外界能量,那么系統就不是孤立状态,总能量将会持续上升。如果系统对外部输出能量,那么系统也不是孤立状态,总能量呈现出持续下降趋势,无论是上升还是下降,都不处于能量守恒状态。

(二)机械能守恒定律

机械能守恒定律也是一个重要的概念,从本质上而言,机械能守恒定律属于一种特殊的能量守恒定律,与能量守恒定律既有关联,也存在差异。在整个的解题过程中,能量守恒是主角,也是破题的关键。我们在能量守恒的学习中,要善于分析应用。对于这一问题,我们可以通过这样的例子来理解:

将一个半圆形凹槽置于水平面,假设凹槽摩擦力为零,那么质点会从凹槽另外一端滚下。经过分析得知,在运动过程中,小球不会受到摩擦力的影响,凹槽也不会对小球做功,系统不存在外界能量的输入与输出,我们可以将这个系统作为一个孤立的系统,因此,质点在运动过程中,总能量是守恒的。也就是说,在运动系统中,质点重力势能、动能、凹槽动能处于不断的转化过程中,上述能量都是机械能,因此,我们可以得出,机械能守恒定律是能量守恒定律的特殊表现。两者的不同之处在于成立条件的差异,机械能守恒定律仅仅存在于有机械能转化的系统中。

(三)动能定理

在对运动系统开展受力分析时,我们可以采用两种方式:第一种方式,就是从整体分析法出发,对由多个物体组成系统的受力情况进行系统的分析;第二种方式,采用隔离分析法,将系统中的物体分离出来,进行单独的受力分析。第二种方式便是动能定理的变现,动能定理可以描述为,在系统受到外力的情况下,整体合外力功就是这一部分的动能变化。在高中阶段,动能定理的难度不高,我们常见的解题,也只是涉及质点动能的分析,只要找出关键问题,便可以顺利得到答案。

根据动能定理的描述可以得出,质点受合外力做功大小,与质点能量的变化是相同的,关于这一问题,教材中尚未有明确的阐述,这导致很多同学在学习时,会出现困惑。经过仔细分析,可以得出,如果物体所受外力功大小是0,且在运动过程中没有受到外力的作用,也没有与外界进行能量交换,物体能量应该是恒定的。

三、结语

高中物理中有大量的难点知识,在很多难点问题的解答中,运用常规的分析方法,难以获得良好的解决效果。但巧妙的运用能量守恒,可以化解复杂的物理过程、简化受力及运动分析,让整个的问题变得更加清晰明了,提高了问题解决的效率及准确性。

参考文献

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[2]杨杰.关于高中物理复习的几点建议[J].科学咨询(教育科研),2018(01).

[3]韩若冰.浅谈从生活中学习高中物理——建筑中的高中物理[J].数字通信世界,2018(01).

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