运用能量守恒，巧解物理难题

黄金辉

(江苏省启东市第一中学，江苏 启东 226200)

运用能量守恒，巧解物理难题

黄金辉

(江苏省启东市第一中学，江苏 启东 226200)

能量守恒问题一直是高考中的热点，本文主要从热力学、光学和力学三个方面阐述了与能量守恒相关的问题，讨论了能量守恒在这三个方面的应用.

能量守恒；热力学；光学；力学

高中物理中的守恒无处不在，无论是保守力学、热力学、光学或者是电磁学，总是会涉及到能量守恒的问题.关于能量守恒的知识一直是高考中的重点和难点，学好这部分知识，需要老师和学生的共同努力.

一、热力学中的能量守恒

热力学系统中的能量守恒与力学中的能量守恒比较相似，但是增加了内能，热力学中热量可以与机械能或者其它能量相互转化，但是转化过程中总的能量并不发生改变.在解决这类问题时，只要抓住能量总和不变，可以很快的得出问题答案.

例1 一滴水从210m的高空做自由落体运动，下落的过程中重力对雨滴所做功，其中有40%的功转化为雨滴的内能，请问当雨滴落到地面时，温度升高了多少？(取g=10N/kg)

分析 本题主要考查机械能和内能的转化，由于能量的总量是不变的，所以不管能量怎样转化，总能得到相应的等量关系.在雨滴下落的过程中，重力势能的40%转化为内能，抓住这个等量关系，就可以对问题进行求解.

解 水滴的重力势能W=mgh，重力势能转化为雨滴的内能可表示为Q，Q=cmΔt，由于重力势能的40%转化为内能，所以可得到等式Q=40%W，所以cmΔt=40%W，将已知的数据代入上式中，可以得出Δt=0.2°C，所以温度升高了0.2℃.

评注 本题通过热力学中的能量守恒，巧妙的解决了问题.解决此类问题的关键在于是抓住各种能量之间的转换关系，再结合总能量不变，就得出问题的结论.

二、光学中的能量守恒

光学中守恒，就是产生光电效应时的能量守恒，光电效应是指在光束的照射下，物体中的光电子接受能量，会发射出去的现象.光电效应时发生了能量转化，但是总的能量守恒，在高考中对于光电效应中能量守恒的问题考查非常频繁，需要引起学生的注意.

例2 ：现在有一种金属，它的逸出功为3eV，用波长500nm的绿光照射该金属能否发生光电效应？如果换成波长为400nm的紫光呢？请求出光电子的最大初动能？

分析 本题主要考查发生光电效应时的能量守恒，应该先计算出发生光电效应时的极限波长，判断能否发生光电效应，再结合光电效应时的能量守恒，求出电子的最大初动能.

评注 本题通过光电效应时的能量守恒，得到等式，从而解决问题.学生在学习光电效应这章时，由于想象力比较差，导致知识点的记忆不够牢靠，需要老师的不断引导，才能让学生很好的掌握光电效应的知识.

三、力学中的能量守恒

力学中的能量守恒问题是高考中的重要考点，每年高考中关于这类问题的分数比值非常高.通过力的做功，产生了不同的能量形式，能量在动能和势能之间不断转化.但是只要抓住机械能的总和不变，然后准确把握功和能之间的转化关系，解决这类问题也不是那么困难.

例3 如图所示，光滑水平面上有质量都为m的劈A和物体B，在物体B左端固定有一个轻质弹簧，现在有一个质量为m的小球C，从光滑的弧面上由静止滑下，已知小球C静止时距离水平面的高度为h，请求出运动过程中弹簧弹性势能的最大值.

分析 对于此类能量守恒问题，采用整体法解决是不二法门.对A、C组成的系统和B、C组成的系统分别进行整体分析，通过整体系统的能量守恒，即可以得出等式方程，从而求出未知量.

评注 本题是动量守恒和机械能守恒定律的应用，运用整体思想，对系统进行总体分析，得出速度的关系.这类问题的关键是准确把握功和能之间的转化关系，再结合能量守恒定律，问题很快就能得到解决.

综上所述，能量守恒在高中物理中的应用非常非常广泛，而关于能量守恒的问题一直是高考中的重难点，而能量守恒知识是整个高中物理体系中的重要一环，只有学好能量守恒的知识，才能掌握其它相关的物理知识.

[1]蔡建宏.第十一章 功和机械能[J].试题与研究,2015(25).

[2]徐汉屏.机械能守恒定律核心考点点击[J].中学生数理化,2015(06).

[责任编辑：闫久毅]

2017-05-01

黄金辉(1979.01-)，男,江苏启东,中学一级,本科,从事教法研究．

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1008-0333(2017)19-0071-02