浅析“能量守恒定律”在做功问题中的应用

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【摘 要】“能量守恒定律”是物理中的重要定律，在解决各种做功问题中应用广泛，能量守恒定律的应用范围较广，在做功问题解答中必须会用到这个公式，因此我们在学习这一定律时，要准确把握其适用范围，把做功问题和定律结合在一起，提升自己应用这一定律解决问题的能力。下面针对“能量守恒定律”在做功问题中的应用进行阐述，分享自己关于这一部分的学习经验。

【关键词】能量守恒定律；做功问题；高中物理

1.能量守恒定律简介

能量是支撑自然界正常运转的关键所在，自然界中的能量对应着不同的运动状态，能量有机械能、内能、电能和原子能等区别，不同能量形式之间可以相互转化，通过摩擦可以将机械能转化为内能，而内能也可以转化为机械能，电流经过电热丝可以实现电能到内能的转变，不同形式的能量之间可以通过做功来完成转化。某种形式的能量减少，会伴随着其他形式的能量的增加，能量的减少和增加量是相同的，某个物体的能量减少，一定伴随着其他物体能量增加，两者之间的能量值是一定相同的。能量守恒定律是自然界最普遍的定律，只要有能量的变化就会服从这一定律，做功是最基本的能量变化形式，通过做功可以实现能量形式的转变。因此，要研究做功问题，一定会用到“能量守恒定律”，这也是我们学习物理的基础工具之一。

2.“能量守恒定律”在做功问题中的应用

2.1能量守恒定律的适用范围

我们在“能量守恒定律”学习中不仅仅要明确其概念，更重要的是把这一定义应用到物理题目的解答中，尤其是在做功问题解答中，要学会灵活使用这一定律。能量守恒定律注重各种运动形式中能量的转化，大自然的能量是恒定不变的，每一次做功都包含着能量的转变，但是转化和传递过程中能量是恒定不变的。在物理学习中，“能量守恒定律”适用于机械能守恒、机械能和势能守恒、动能和电势能守恒等，各种形式能量之间是等量转换，运动过程中总能量是恒定的。我们在本文中重点讨论的问题是做功过程中能量守恒定律的应用，探究这一定理的应用条件。

机械能守恒的条件是：除了重力做功之外，没有其他形式的物体做功，在实际的做功过程中，物体收到了来自其他外力的作用，这些外力的代数和为零则可以认为只有重力做功存在，是满足机械能守恒的前提条件的。在大多数做功问题的解决中，我们默认的机械能守恒的条件是排除了重力作用的影响， 能量守恒定律的研究要限定在一定的系统内，如果系统内是单个物体做功，我们要考虑是否有重力做功的影响，在探究机械能是否存在守恒，而体系内如果有多个物体进行作用， 我们还要把摩擦力和介质阻力纳入到做功对象中。

2.2做功例题分析

下面我们选择针对性的例题来研究“能量守恒定律”在做功问题中的应用，例题：下图1所示，一个小车停放在表面光滑的水平面上，其中一个物体沿着水平轨道向上面滑去，当物块到达了一定的高度后再回落。例题中假定小车的质量为m，其质量则为M，物块的滑行速度为v0，求解这一个小物块的滑行最大高度为多少？

对于此题目的解答要正确使用能量守恒定律，小物块和小车共同构成了一个单独的运动体统，这一个系统中遵守能量守恒定律的范畴，由于表面的光滑的，因此整个体统中没有发生摩擦做功，系统内的机械能是守恒的。因此，此题目的求解可以根据动量守恒定律和机械能守恒定律来进行解答。假定小物块的滑行最大高度为h，其到达最高度时滑行速度为v，根据动量守恒和能量守恒可以列出两个等式，从而解答出可以达到的最大高度h。

2.3碰撞做功中应用

碰撞问题是高考考试的重点内容，在碰撞过程中会伴随着做功，涉及到求解物体的位移和相对位移，这类问题把动量守恒和能量守恒结合在一起，针对这种问题的求解，我们要找出物体间的相互位移关系，抓住功能定理和能量守恒定理的本质，列出相应的方程式。能量守恒定律在碰撞问题中应用，我们要明确两个物体发生相对滑动摩擦是将机械能转变为内能，对内能的部分的计算，我们可以采用物体所受合力和相对位移乘积做功来表示。做功是能量转变的量度，系统中物体做功量等于能量的转化量，假设两个物体之间发生了相对滑动，产生了摩擦热，机械能转变为内能，通常而言，摩擦产生的热量大小和两物体相对互动做功是相同的，滑动的程度越大，其能量转化就会越多，相反则能量转化较少，我们可以根据系统中做功产生的能量变化来表示内能的变化，这是能量守恒定律在解答这一类问题中的妙用。

3.结语

综上所述，“能量守恒定律”是物理学科中的基础定律，在物理学习中广泛应用，尤其是在做功问题的解答中，这一定律必不可少，是完成题目解答的关键定律。因此，我们在应用这一定律解答做功问题时，要注重对分析系统的选择，选定的系统中能量变化是守恒的，灵活运用机械能、内能和势能的变化量守恒，正确应用这一定律，提高物理难题的解答速率和准确性。

【参考文献】

[1]韩晓霞.动量守恒定律与能量守恒定律的适用范围研究[J].济南职业学院学报，2013（04）

[2]张元生.能量守恒定律在做功解题中的应用[J].山东煤炭科技，2012（12）

[3]李永磊.探究能量守恒定律在高中物理解题中的应用[J].集宁师专学报，2014（11）