試論如何利用能量觀點(diǎn)解題
利用能量觀點(diǎn)解題是物理學(xué)上非常重要的方法之一,利用能量觀點(diǎn)解題常常能化難為易,化繁為簡(jiǎn)。下面針對(duì)利用能量觀點(diǎn)解題談?wù)勛约旱捏w會(huì)。
(1)能量守恒定律: 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(zhuǎn)化為另一種形式,或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體上,在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中其總量保持不變。
(2)做功的過(guò)程就是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程,做了多少功,就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化,功是能量轉(zhuǎn)化的量度。
(3)八種常用的功能關(guān)系
?、俸贤饬?duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的增量。
?、谥亓ψ龉εc物體重力勢(shì)能的減少量相等。
?、蹚椓ψ龉εc物體彈性勢(shì)能的減少量相等。
?、茈妶?chǎng)力做功與電荷電勢(shì)能的減少量相等。
?、莘肿恿ψ龉εc分子勢(shì)能的減少量相等。
?、拗亓χ?除彈簧彈力)的其他力對(duì)物體所做的功等于物體機(jī)械能的增量。
?、吣Σ辽鸁幔?。
?、鄬?dǎo)體切割磁感線時(shí)產(chǎn)生的電能等于安培力做功的代數(shù)和的絕對(duì)值。
例題 有一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形導(dǎo)線框,質(zhì)量為m,由高度為H處自由落下,如下圖所示。其下邊ab進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域后,線圈開(kāi)始做減速運(yùn)動(dòng),直到其上邊cd剛好穿出磁場(chǎng)時(shí)速度減為ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)速度的一半,此勻強(qiáng)磁場(chǎng)的寬度為L(zhǎng),線框在穿越此勻強(qiáng)磁場(chǎng)過(guò)程中所產(chǎn)生的熱量為多少?
解析 導(dǎo)線框ab邊進(jìn)入磁場(chǎng)前,動(dòng)能增加了 mv02,重力勢(shì)能減少了mgH,
則依據(jù)動(dòng)能定理得: mv02=mgH
導(dǎo)線框穿越勻強(qiáng)磁場(chǎng)過(guò)程中動(dòng)能減少了,即動(dòng)能減少了:mv02-m()2
導(dǎo)線框穿越勻強(qiáng)磁場(chǎng)過(guò)程中重力勢(shì)能減少了2mgL,其內(nèi)能(熱能)增加了Q,則
Q=mv02-m()2+2mgL=2mgL+mgH
能量守恒思想涉及面廣,如熱力學(xué)第一定律、楞次定律、愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)方程等,其實(shí)都是能量守恒的問(wèn)題,只要我們按上面的解題思路分析問(wèn)題,一定能熟練掌握。