高考网-北京新东方学校

　　能量守恒定律内容

　　能量守恒定律也称能的转化与守恒定律。

　　其内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体;在转化或转移的过程中，能量的总量不变。

　　高中物理都研究了哪些形式的能量?

　　研究能量守恒定律，要搞明白咱们主要研究哪些能量呢?

　　从解高中物理题的角度来分析，我们主要分析的是这五种形式的能量：

　　动能、弹性势能、重力势能、内能、电势能。

　　注：内能包括摩擦生热与焦耳热两种形式，高中不考磁能。动能、弹性势能、重力势能这三种形式能量之和称之为机械能。

　　当然，上述五种形式的能量，是力学与电磁学常考到的。

　　选修内容中的机械振动也是具有能量的，还有光子能量，核能等等，这些都不在本文讨论范围内，不过同学们需要知道，光电效应方程与波尔能级方程也都是能量守恒定律的推导。

　　能量守恒定律的公式

　　E1=E2

　　即，初始态的总能量，等于末态的总能量。

　　或者说，能量守恒定律，就是说上文提到的五种形式的能量之和是恒定的。

　　机械能守恒定律与能量守恒定律关系

　　机械能守恒定律是能的转化与守恒定律的特殊形式。两者大多都是针对系统进行分析的。

　　(1)在只有重力、弹力做功时，系统对应的只有动能、弹簧弹性势能、重力势能三种形式能量之间的变化。

　　(2)在有重力、弹簧弹力、静电场力、摩擦力、安培力等等，众多形式的力做功时，系统对应的有动能、弹簧弹性势能、重力势能、电势能、摩擦热、焦耳热等等众多形式的能量变化，而这些能量也是守恒的。

　　从上述对比中不难看出，机械能守恒是能量守恒的一种特例。

　　因此，在熟练掌握能的转化与守恒定律内容的基础上，我们可以使用能量守恒来解决机械能守恒的问题。

　　或者说，能量守恒掌握的非常棒了，我们就可以把机械能守恒忘掉了。

　　能量守恒定律的前提条件

　　问：什么情况下能用能量守恒定律解题?

　　回答，我们是建立在解物理题技巧的基础上的。

　　系统的能量，未必什么时候都守恒。当我们研究的系统，外界的力并没有对其做功(或外界力做功代数和为零)，且没有其他能量导入这个系统时(即没有热交换)，系统的总能量(各种形式能量和)是守恒的，这种情况下，我们才可以使用能量守恒定律解题。这时，系统内的能量，只是内部各组成部分能量的转移，或不同能量形式间的转化。

　　举个例子，牛顿第二定律验证实验中，小车及其装载的砝码，能量就不守恒。因为外界的拉力(托盘和砝码提供)在对这个系统做功，让其能量增加。

　　补充一句，在上述案例中，如果你认为拉力做的功，属于能量的注入，等于系统能量的增加量，也是可以的，这当然也算是能量守恒定律的推广式了。

　　能量守恒定律的推导

　　便于同学们更为深入的理解能量守恒，我们布置两道作业题，有兴趣的同学可以课下自己推导下。

　　(1)系统内存有摩擦力做功的能量守恒定律的推导过程

　　(2)安培力做功的能量守恒定律推导过程

　　能量守恒定律、动能定理与机械能守恒定律的解题使用

　　下面我把与能量守恒定律相关的公式(动能定理、机械能守恒)在解物理题题中的技巧，或者说，遇到问题的第一切入点进行系统的整理。如下：

　　(1)单独一个物体，或多个物体组成的整体(彼此没有相对运动)二话不说就先尝试动能定理。(注意动能定理的第二表达式，各个力做功代数和等于动能改变量，考这个公式的题更多。)

　　(2)题中有多个物体的运动过程，且满足只有重力、弹力做功，大部分情况下在考机械能守恒定律。

　　(3)摩擦力出现，一般否掉机械能守恒定律，考的十之八九是动能定理。要是设计多个物体，比如某个物块冲上木板车，还可能考能量守恒定律。

　　(4)常见的能量有五种，动能+重力势能+弹性势能+内能(摩擦热与焦耳热)+电势能。对高一学生而言，电势能还没学。能量守恒的表达式，就是这五种形式能量加起来是不变的。

　　(5)出现时间t和加速度a的问题，大多题，既不是考动能定理，也不是考机械能守恒，而是在考察牛顿动力学(牛二定律+直线运动三方程)。

　　(6)摩擦生热的公式是Q=μN△x，△x指的是相对位移。这个是Q的定义式，考试可以直接用。用在哪里?当然是能量守恒定律啦。

　　以上六句话，不是看了就理解的，就记住了，就会用了。搞懂这些，需要同学们课下好好品味下。而且，这些要点，还会延续、贯穿整个高考物理重要模块，特别是高二上学期要学到的静电场、磁场、电磁感应与交流电。

　　能量守恒定律的一些现象解释

　　(1)自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应：物体运动具有机械能、分子运动具有内能、电荷

　　一种永动机的运动具有电能、原子核内部的运动具有原子能等等。

　　(2)不同形式的能量之间可以相互转化：“摩擦生热是通过克服摩擦做功将机械能转化为内能;水壶中的水沸腾时水蒸气对壶盖做功将壶盖顶起，表明内能转化为机械能;电流通过电热丝做功可将电能转化为内能等等”。这些实例说明了不同形式的能量之间可以相互转化，且是通过做功来完成的这一转化过程。

　　(3)某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等.某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等。

　　能量守恒定律的重要意义

　　能量守恒定律，是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。从物理、化学到地质、生物，大到宇宙天体。小到原子核内部，只要有能量转化，就一定服从能量守恒定律。

　　从日常生活到科学研究、工程技术，这一规律都发挥着重要的作用。人类对各种能量，如煤、石油等燃料以及水能、风能、核能等的利用，都是通过能量转化来实现的。

　　能量守恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器。

　　力、功、能的关系

　　通过上文的分析，我们能更深入的理解能的转化与守恒定律。力与功、能息息相关。

　　各种不同的力，通过做功的过程，可以改变系统内不同形式的能量的大小。