【摘 要】守恒這個(gè)概念是高中物理體系存在的一個(gè)前提條件，包括能量守恒、動(dòng)量守恒、質(zhì)能守恒及角動(dòng)量守恒等.這些概念構(gòu)成了高中物理學(xué)科的基石，并且為很多問題的解決提供了解題的思路.在本篇文章中，作者通過對(duì)高中物理所涉及的幾個(gè)守恒定律進(jìn)行深入的解讀，希望能夠?qū)Ω咧袑W(xué)生起到一些啟示的作用。
【關(guān)鍵詞】高中物理；能量守恒；質(zhì)能守恒
高中物理的知識(shí)體系當(dāng)中有幾個(gè)定律是起到基石的作用的，如果拋開了它們，經(jīng)典物理學(xué)的大廈將會(huì)轟然倒塌，這其中有幾個(gè)守恒定律十分地重要.可以這樣說(shuō)，雖然幾大守恒定律的提出晚于經(jīng)典物理學(xué)的誕生，但仍然是物理體系的前提.對(duì)守恒定律的理解程度，決定了學(xué)生學(xué)習(xí)高中物理的深度和精度.
一、能量守恒定律
能量守恒與力、光、熱、電等一切物理量都有著密切的聯(lián)系，甚至可以說(shuō)能量可以作為一切物理量的一個(gè)中心點(diǎn)和紐帶.不光是在物理中，包括化學(xué)反應(yīng)在內(nèi)的一切運(yùn)動(dòng)、狀態(tài)變化等都會(huì)引起能量的轉(zhuǎn)化或者轉(zhuǎn)移.自由落體是勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；電燈發(fā)亮是電能轉(zhuǎn)化為熱能，熱能又轉(zhuǎn)化為光能；摩擦是動(dòng)能轉(zhuǎn)化為了熱能；燒火則是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為了熱能和光能.在這些過程中，一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)整體的能量數(shù)量是不會(huì)改變的.能量守恒在物體的運(yùn)動(dòng)和摩擦等物理變化中有十分重要的運(yùn)用，在解題的時(shí)候往往成為解決問題的關(guān)鍵，尤其是熱能與動(dòng)能的轉(zhuǎn)化，由于能量為一個(gè)標(biāo)量而更加有利于問題的解決.假如一個(gè)物體從斜面木板上滑下，下滑過程中機(jī)械能也就是勢(shì)能和動(dòng)能發(fā)生了變化，這個(gè)變化的量就必然等于這個(gè)下滑過程中產(chǎn)生的熱量，甚至在雨滴下降的過程中，雨滴與空氣的摩擦力除了起到阻力的作用外，還將雨滴的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為了熱能，實(shí)現(xiàn)了能量的轉(zhuǎn)化.對(duì)于能量尤其是熱能的轉(zhuǎn)化已經(jīng)形成了一門新的學(xué)問叫作傳熱學(xué)，專門研究如何使熱量更有效率的傳播和加以利用.電視信號(hào)塔將電能轉(zhuǎn)化為了電磁波，于是就專門有一門學(xué)問來(lái)研究如何更有效的利用能量傳遞.
事實(shí)上，人們除了對(duì)能量的總量關(guān)心之外，對(duì)于能量的傳遞和轉(zhuǎn)化方向更加的關(guān)心，于是形成了猶如熱力學(xué)第二定律這樣的一系列定律定理.能量轉(zhuǎn)移的方向與總量沒有關(guān)系，能量的“勢(shì)”在能量傳遞和轉(zhuǎn)移的過程中掌握著方向，電能是靠電流進(jìn)行轉(zhuǎn)移的，電流的方向正是電勢(shì)的方向，電勢(shì)差決定了電流的方向及大小；熱能的“勢(shì)”叫作溫度，熱量從高溫物體流向低溫物體，而不是從能量多的物體流向能量低的；由相對(duì)位置引起的能量在物理學(xué)中被直接定義為勢(shì)能，代表著重力的方向，勢(shì)能也是沿著這一方向進(jìn)行釋放從而轉(zhuǎn)化成為其他形式的能量.
二、動(dòng)量守恒定律
動(dòng)量是一個(gè)合成的物理量，由質(zhì)量和速度相乘得到，由于速度是一個(gè)矢量，動(dòng)量也就成為一個(gè)帶有方向性的矢量，矢量就意味著角度.動(dòng)量守恒定律是自然界中最重要最普遍的守恒定律之一，它既適用于宏觀物體，也適用于微觀粒子；既適用于低速運(yùn)動(dòng)物體，也適用于高速運(yùn)動(dòng)物體，它是一個(gè)實(shí)驗(yàn)規(guī)律，也可用牛頓第二定律和動(dòng)量定理推導(dǎo)出來(lái).在高中物理中，但凡遇到碰撞的問題，首先要列出的往往就是動(dòng)量守恒的方程，由于這里面涉及兩個(gè)物體的質(zhì)量和速度四個(gè)量，在結(jié)合動(dòng)能守恒定律，對(duì)于相關(guān)的任何一個(gè)物理量都可以輕易推導(dǎo)出來(lái)，從而得到結(jié)論.動(dòng)量的變化帶來(lái)了沖量的變化，事實(shí)上沖量成為了動(dòng)量變化的原因，于是一個(gè)公式便誕生了，在經(jīng)典物理學(xué)中，F(xiàn)t=Δmv，這個(gè)公式用于解決外力對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)量變化，如果力的方向又恰好在物體運(yùn)動(dòng)的方向上，那么利用Fs就可以算出外力對(duì)系統(tǒng)所做的功，于是根據(jù)動(dòng)量守恒方程與能量守恒并聯(lián)可以計(jì)算出所有相關(guān)的物理量.
在高考的物理題目中，動(dòng)量守恒是一個(gè)必考的內(nèi)容，一般都會(huì)涉及碰撞、航空航天及火箭發(fā)射等，在復(fù)習(xí)的時(shí)候，對(duì)動(dòng)量守恒定律的精準(zhǔn)把握，能夠幫助同學(xué)們?cè)诟呖贾腥〉酶玫某煽?jī).
三、質(zhì)量與質(zhì)能守恒定律
在經(jīng)典物理學(xué)中，質(zhì)量?jī)H指靜質(zhì)量.一個(gè)物體，無(wú)論形狀怎么奇怪，甚至在質(zhì)點(diǎn)的概念中可以忽略大小形狀，但總是有一個(gè)比較精確的質(zhì)量，無(wú)論是大至太陽(yáng)、銀河系還是小至原子、電子.在高中物理學(xué)的經(jīng)典力學(xué)中，這些精確的質(zhì)量是不可能被創(chuàng)造出來(lái)或者消滅掉的.
兩個(gè)隨意的物體之間都存在萬(wàn)有引力，說(shuō)明質(zhì)量是產(chǎn)生萬(wàn)有引力的原因.物體的慣性僅與其本身的質(zhì)量有關(guān)，牛頓第一定律又叫慣性定律，這說(shuō)明質(zhì)量是慣性的產(chǎn)生原因.質(zhì)量是物體的固有屬性，大到天體宇宙，小到原子電子甚至夸克，在目前的物理學(xué)中，它們的質(zhì)量都可以當(dāng)成常量進(jìn)行計(jì)算.通常情況下，高中物理中不涉及質(zhì)量的變化，除了有關(guān)連接體的問題值得注意之外，也就無(wú)所謂“質(zhì)量守恒”了.
當(dāng)相對(duì)論將物理學(xué)帶入到高速運(yùn)動(dòng)的范疇之內(nèi)，以上的結(jié)論就顯得不那么準(zhǔn)確了，事實(shí)上，當(dāng)物體的運(yùn)用速度加快可以與光速比擬時(shí)，所謂的“質(zhì)量守恒”似乎變得不成立了.
質(zhì)能守恒是現(xiàn)代物理區(qū)別于經(jīng)典物理學(xué)的一個(gè)關(guān)鍵公式，那就是在這個(gè)定律中，質(zhì)量與能量開始統(tǒng)一，并且符合簡(jiǎn)單的質(zhì)能轉(zhuǎn)換方程E=mc2，從而突破了之前單純的質(zhì)量守恒和能量守恒，標(biāo)志著一個(gè)在宇宙中更加普遍適用的定律的發(fā)現(xiàn).太陽(yáng)的燃燒靠的是氫元素的核聚變從而將自身的質(zhì)量轉(zhuǎn)化為了能量，其中一部分來(lái)到了地球，才有了我們的勃勃生機(jī).原子彈的研制正是基于愛因施坦的這樣一個(gè)公式，同時(shí)核能的和平利用也同樣引人注目，成為改變世界能源利用格局的一個(gè)理想方案.質(zhì)能守恒在高中物理課本中作為一節(jié)選修的內(nèi)容，由于與世界話題原子彈有著直接的聯(lián)系而引起很多高中生的注意力.
在考試的過程中，這部分內(nèi)容由于是選修，所以基本上都是以概念的形式出現(xiàn)，有興趣的同學(xué)可以多了解一些這部分的知識(shí)，對(duì)開闊視野有很大的益處.
四、結(jié)束語(yǔ)
高中物理課程是一個(gè)比較復(fù)雜的體系，知識(shí)點(diǎn)很多并且冗雜.但是，在教授的時(shí)候，老師應(yīng)該教會(huì)學(xué)生認(rèn)真總結(jié)，將復(fù)雜的知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來(lái)組成高中物理的知識(shí)框架，從而將理解和記憶結(jié)合起來(lái).能量守恒、動(dòng)量守恒、“質(zhì)量守恒”及質(zhì)能守恒被作為幾個(gè)大的學(xué)習(xí)重點(diǎn)，將速度、質(zhì)量、勢(shì)及能量等物理量串聯(lián)起來(lái)，為高中生對(duì)于物理的學(xué)習(xí)提供了很多的便利.