淺談能量轉(zhuǎn)化和守恒定律思想在高中物理教學中的意義

1、    淺談“能量轉(zhuǎn)化和守恒定律”思想在高中物理教學中的意義    賈代枝【摘要】能量的轉(zhuǎn)化和守恒是自然科學的核心內(nèi)容之一，它從更深層次上反映了物質(zhì)運動和相互作用的本質(zhì)。它不僅是物理學最重要最基本的理論，還廣泛滲透在各門學科中。在中學物理中，此定律對于學生樹立科學的世界觀，聯(lián)系生活生產(chǎn)實際，形成可持續(xù)發(fā)展的意識有著十分重要的作用?！娟P鍵詞】能量 守恒定律 思維g633.7 a 2095-3089（2018）06-0158-02一、樹立能量轉(zhuǎn)換和守恒定律“能量”的思想能幫助學生研究解決很多物理問題這一定律它揭示了有“能量”這樣一個量，在孤立系統(tǒng)內(nèi)經(jīng)過一系列

2、變化后保持不變，因此在孤立系統(tǒng)內(nèi)經(jīng)過一系列變化后的能量和最初的能量必定相等。在某些情況下，我們就有可能根據(jù)它預言系統(tǒng)的終態(tài)，而不必顧及中間復雜曲折的過程和步驟，這從實際應用、解決實際問題的目的來說顯然是十分重要。在諸多物理習題中，往往一個題目涉及多個物理過程。假如我們按照一個個物理過程列方程來解題很復雜，但若用能量轉(zhuǎn)換的守恒定律來解題，則可以不考慮或少考慮具體物理過程，只需知道始末態(tài)情況，就可以簡便獲得所求的解，現(xiàn)舉例說明其優(yōu)越性。例1：在距沙坑高h處自由釋放一個質(zhì)量為m的小球，不計空氣阻力，小球落入沙坑中深h，則小球在沙坑中受到的平均阻力為多少？解法一：f-mg=ma a=v2/2h v2=

3、2gh 由以上三個式子可得：f=mg（h+h）/h解法二：由動能定理得：mg（h+h）-fh=0兩種方法對比“能量轉(zhuǎn)化”的思想優(yōu)越性顯而易見。例2：一帶電油滴在勻強電場e中的運動軌跡如圖所示，電場方向豎直向下。若不計空氣阻力，則此帶電油滴從a運動到b的過程中，能量變化情況為（ ）a. 動能增大b. 電勢能增加c. 動能和電勢能總和減少d. 重力勢能和電勢能之和增加如果用動力學與運動學結(jié)合解此題，要復雜得多。用能量轉(zhuǎn)化和守恒定律來解題，不僅簡單，還能開拓學生思路，提高其分析問題的能力。油滴從a運動到b的過程中重力勢能增加，動能增加，電勢能減少，如果從“能量轉(zhuǎn)化和守恒”思想來考慮，學生會輕而易舉的

4、得出動能和電勢能的總和肯定的減少，因為電勢能增加；同理重力勢能和電勢能之和也必須減少，因為動能增加了。二、能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的思想鍛煉了學生的思維能力對于學生，此定律在日常生活的某一具體事件中并不多見，只能從較為宏觀的角度作大致說明。例如分析“從地球吸收太陽光開始，討論發(fā)生在地球上的許多能量轉(zhuǎn)化現(xiàn)象”這一類問題，學生聯(lián)想思維的空間會向各個方向發(fā)散，使學生處于積極探索狀態(tài)，發(fā)展了學生的探究能力，教學中要有意識強化這一觀念，舉例說明：例3，“用細繩拴住一個小球，繩的一端固定，使小球在光滑的平面上做勻速圓周運動”，試分析此物理過程機械能是否守恒？如果只簡單地依據(jù)機械能的總量是否改變來回答判斷機械能是

5、否守恒，雖然是不恰當?shù)摹W生通過學習機械能守恒定律發(fā)現(xiàn)，從受力情況看，小球是符合機械能守恒條件的，但是，受力情況只是物體機械能守恒的必要條件，如果沒有動能與勢能的轉(zhuǎn)化，既沒有力的做功這個充分條件是不行的，沒有這個充分條件談不上機械能守恒。所以引導學生思維進一步拓展，學生就會發(fā)現(xiàn)守恒定律中“守恒”二字的含義不是簡單的“不變”，而應當是：要有變化，即動能勢能相互轉(zhuǎn)化。要有機械能總量的恒定不變。沒有變化，就無“守”字可談；沒有總量的不變，就沒有“恒”字可講?！笆睾恪钡暮x應當是在變化中保存著恒定，在恒定中進行著變化。通過這樣的分析，學生的思維發(fā)生了質(zhì)的飛躍，發(fā)現(xiàn)了“機械能是否守恒”和“機械能總量是否

6、不變”的區(qū)別，從而使他們思維上升到理論水平，明白機械能守恒定律成了條件（1）物體必須在保守力作用下，（2）必須有動能、勢能的相互轉(zhuǎn)化。只有滿足這兩個條件，才可以繼續(xù)考察機械能總量是否恒定，做出機械能是否守恒的結(jié)論。這樣分析，學生實現(xiàn)了思維的多向性與聚合性的辯證統(tǒng)一。三、能量轉(zhuǎn)化和守恒定律使學生更廣泛地認識其他問題比如能源的損耗問題、環(huán)保問題、效率問題等等，學生會關系諸如“怎樣提供煤氣灶熱效率”“新能源開發(fā)成本”等許多實際問題，認識到能量轉(zhuǎn)化的方向性，增強節(jié)約能源意識，關心和科學地認識核能的開發(fā)和利用等等，培養(yǎng)他們可持續(xù)發(fā)展的意識，把將科學服務于類作為自己的使命與責任，增強社會責任感，實現(xiàn)對學生德育教育