高中物理�？际�大公式之能量守恒定律公式

　　2020年高考即將開(kāi)戰，你準備好了嗎？對于高中物理成績(jì)不好的同學(xué)來(lái)說(shuō)，熟悉復習資料的積累要隨時(shí)整理。高考網(wǎng)小編為各位考生整理了一些高考物理必備的知識點(diǎn)，供大家參考閱讀！

　　能的轉化與守恒定律是一個(gè)博大精深的定律，它不僅僅適用于力學(xué)，也適用于電磁學(xué)、原子物理學(xué)、光學(xué)、機械振動(dòng)等領(lǐng)域。本文主要從能量守恒定律的內容，與其他定理定律關(guān)系來(lái)進(jìn)行分析。

　　能量守恒定律內容

　　能量守恒定律也稱(chēng)能的轉化與守恒定律。

　　其內容：能量既不會(huì )憑空產(chǎn)生，也不會(huì )憑空消失，它只能從一種形式轉化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉移到另一個(gè)物體；在轉化或轉移的過(guò)程中，能量的總量不變。

　　高中物理都研究了哪些形式的能量？

　　研究能量守恒定律，要搞明白咱們主要研究哪些能量呢？

　　從解高中物理題的角度來(lái)分析，我們主要分析的是這五種形式的能量：

　　動(dòng)能、彈性勢能、重力勢能、內能、電勢能。

　　注：內能包括摩擦生熱與焦耳熱兩種形式，高中不考磁能。動(dòng)能、彈性勢能、重力勢能這三種形式能量之和稱(chēng)之為機械能。

　　當然，上述五種形式的能量，是力學(xué)與電磁學(xué)�？嫉降�。

　　選修內容中的機械振動(dòng)也是具有能量的，還有光子能量，核能等等，這些都不在本文討論范圍內，不過(guò)同學(xué)們需要知道，光電效應方程與波爾能級方程也都是能量守恒定律的推導。

　　能量守恒定律的公式

　　E1=E2

　　即，初始態(tài)的總能量，等于末態(tài)的總能量。

　　或者說(shuō)，能量守恒定律，就是說(shuō)上文提到的五種形式的能量之和是恒定的。

　　機械能守恒定律與能量守恒定律關(guān)系

　　機械能守恒定律是能的轉化與守恒定律的特殊形式。兩者大多都是針對系統進(jìn)行分析的。

　�。�1）在只有重力、彈力做功時(shí)，系統對應的只有動(dòng)能、彈簧彈性勢能、重力勢能三種形式能量之間的變化。

　�。�2）在有重力、彈簧彈力、靜電場(chǎng)力、摩擦力、安培力等等，眾多形式的力做功時(shí)，系統對應的有動(dòng)能、彈簧彈性勢能、重力勢能、電勢能、摩擦熱、焦耳熱等等眾多形式的能量變化，而這些能量也是守恒的。

　　從上述對比中不難看出，機械能守恒是能量守恒的一種特例。

　　因此，在熟練掌握能的轉化與守恒定律內容的基礎上，我們可以使用能量守恒來(lái)解決機械能守恒的問(wèn)題。

　　或者說(shuō)，能量守恒掌握的非常棒了，我們就可以把機械能守恒忘掉了。

　　能量守恒定律的前提條件

　　問(wèn)：什么情況下能用能量守恒定律解題？

　　答:我們是建立在解物理題技巧的基礎上的。

　　系統的能量，未必什么時(shí)候都守恒。當我們研究的系統，外界的力并沒(méi)有對其做功（或外界力做功代數和為零），且沒(méi)有其他能量導入這個(gè)系統時(shí)（即沒(méi)有熱交換），系統的總能量（各種形式能量和）是守恒的，這種情況下，我們才可以使用能量守恒定律解題。這時(shí)，系統內的能量，只是內部各組成部分能量的轉移，或不同能量形式間的轉化。

　　舉個(gè)例子，牛頓第二定律驗證實(shí)驗中，小車(chē)及其裝載的砝碼，能量就不守恒。因為外界的拉力（托盤(pán)和砝碼提供）在對這個(gè)系統做功，讓其能量增加。

　　補充一句，在上述案例中，如果你認為拉力做的功，屬于能量的注入，等于系統能量的增加量，也是可以的，這當然也算是能量守恒定律的推廣式了。

　　能量守恒定律、動(dòng)能定理與機械能守恒定律的解題使用

　　下面我把與能量守恒定律相關(guān)的公式（動(dòng)能定理、機械能守恒）在解物理題題中的技巧，或者說(shuō)，遇到問(wèn)題的第一切入點(diǎn)進(jìn)行系統的整理。如下：

　�。�1）單獨一個(gè)物體，或多個(gè)物體組成的整體（彼此沒(méi)有相對運動(dòng)）二話(huà)不說(shuō)就先嘗試動(dòng)能定理。（注意動(dòng)能定理的第二表達式，各個(gè)力做功代數和等于動(dòng)能改變量，考這個(gè)公式的題更多。）

　�。�2）題中有多個(gè)物體的運動(dòng)過(guò)程，且滿(mǎn)足只有重力、彈力做功，大部分情況下在考機械能守恒定律。

　�。�3）摩擦力出現，一般否掉機械能守恒定律，考的十之八九是動(dòng)能定理。要是設計多個(gè)物體，比如某個(gè)物塊沖上木板車(chē)，還可能考能量守恒定律。

　�。�4）常見(jiàn)的能量有五種，動(dòng)能+重力勢能+彈性勢能+內能（摩擦熱與焦耳熱）+電勢能。對高一學(xué)生而言，電勢能還沒(méi)學(xué)；原文作者王尚老師。能量守恒的表達式，就是這五種形式能量加起來(lái)是不變的。

　�。�5）出現時(shí)間t和加速度a的問(wèn)題，大多題，既不是考動(dòng)能定理，也不是考機械能守恒，而是在考察牛頓動(dòng)力學(xué)（牛二定律+直線(xiàn)運動(dòng)三方程）。

　�。�6）摩擦生熱的公式是Q=μN△x，△x指的是相對位移。這個(gè)是Q的定義式，考試可以直接用。用在哪里？當然是能量守恒定律啦。

　　以上六句話(huà)，不是看了就理解的，就記住了，就會(huì )用了。搞懂這些，需要同學(xué)們課下好好品味下。而且，這些要點(diǎn)，還會(huì )延續、貫穿整個(gè)高考物理重要模塊，特別是高二上學(xué)期要學(xué)到的靜電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁感應與交流電。

　　能量守恒定律的一些現象解釋

　�。�1）自然界中不同的能量形式與不同的運動(dòng)形式相對應：物體運動(dòng)具有機械能、分子運動(dòng)具有內能、電荷的運動(dòng)具有電能、原子核內部的運動(dòng)具有原子能等等。

　�。�2）不同形式的能量之間可以相互轉化：“摩擦生熱是通過(guò)克服摩擦做功將機械能轉化為內能；水壺中的水沸騰時(shí)水蒸氣對壺蓋做功將壺蓋頂起，表明內能轉化為機械能；電流通過(guò)電熱絲做功可將電能轉化為內能等等”。這些實(shí)例說(shuō)明了不同形式的能量之間可以相互轉化，且是通過(guò)做功來(lái)完成的這一轉化過(guò)程。

　�。�3）某種形式的能減少，一定有其他形式的能增加，且減少量和增加量一定相等．某個(gè)物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量一定相等。

　　能量守恒定律的重要意義

　　能量守恒定律，是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。從物理、化學(xué)到地質(zhì)、生物，大到宇宙天體。小到原子核內部，只要有能量轉化，就一定服從能量守恒定律。

　　從日常生活到科學(xué)研究、工程技術(shù)，這一規律都發(fā)揮著(zhù)重要的作用。人類(lèi)對各種能量，如煤、石油等燃料以及水能、風(fēng)能、核能等的利用，都是通過(guò)能量轉化來(lái)實(shí)現的。

　　能量守恒定律是人們認識自然和利用自然的有力武器。

　　力、功、能的關(guān)系

　　通過(guò)上文的分析，我們能更深入的理解能的轉化與守恒定律。力與功、能息息相關(guān)。

　　各種不同的力，通過(guò)做功的過(guò)程，可以改變系統內不同形式的能量的大小。

　　功與能之間的關(guān)系還需要進(jìn)一步通過(guò)這篇文章來(lái)理解。

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