能量的轉(zhuǎn)化和守恒是自然科學(xué)的核心內(nèi)容之一，它從更深層次上反映了物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和相互作用的本質(zhì)。它不僅是物理學(xué)最重要最基本的理論，還廣泛滲透在各門學(xué)科中。在中學(xué)物理中，此定律對(duì)于學(xué)生樹立科學(xué)的世界觀，聯(lián)系生活生產(chǎn)實(shí)際，形成可持續(xù)發(fā)展的意識(shí)有著十分重要的作用。

一、能量轉(zhuǎn)化和守恒定律幫助學(xué)生樹立“能量”的思想來研究解決很多物理問題

它揭示了有“能量”這樣一個(gè)量，在孤立系統(tǒng)內(nèi)經(jīng)過一系列變化后保持不變，因此在孤立系統(tǒng)內(nèi)經(jīng)過一系列變化后最后的能量和最初的能量必定相等。在某些情況下，我們就有可能根據(jù)它預(yù)言系統(tǒng)的終態(tài)，而不必顧及中間復(fù)雜曲折的過程和步驟，這從實(shí)際應(yīng)用、解決實(shí)際問題的目的來說顯然十分重要。在諸多物理習(xí)題中，往往一個(gè)題目涉及多個(gè)物理過程，假如我們按照一個(gè)個(gè)物理過程列方程來解題很復(fù)雜，但若用能量轉(zhuǎn)化和守恒來解題，則可以不考慮或少考慮具體物理過程，只需知道始末態(tài)情況，就可以簡(jiǎn)便獲得所求的解，現(xiàn)舉例說明其優(yōu)越性。

例1，水平放置的A、B兩平行金屬板相距h1，在B板下h2處有質(zhì)量為m，帶電量為+q的帶電小球，以速度v。豎直向上拋出，欲使小球穿過小孔后恰好到達(dá)A板，求AB兩板電勢(shì)差應(yīng)滿足什么條件？

分析與解：小球拋出后動(dòng)能減小，重力勢(shì)能增加，進(jìn)入電場(chǎng)后，小球靜電勢(shì)能又與機(jī)械能發(fā)生轉(zhuǎn)化，由能量守恒得：

mv02+qUBA=mg（h1+h2）

則UBA=mg（h1+h2）-mv02/q

（1）當(dāng)mg（h1+h2）>mv02/時(shí)，UBA>0，即B板電動(dòng)勢(shì)高于A板（從能量觀點(diǎn)分析可知：當(dāng)動(dòng)能小于mg（h1+h2）時(shí)，說明一定是電場(chǎng)力做正功，即UBA>0，減小的靜電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為小球的重力勢(shì)能）。

（2）當(dāng)mg（h1+h2）=mv02時(shí)UBA=0（即當(dāng)初動(dòng)能正好轉(zhuǎn)化為小球至A板處的重力勢(shì)能，則不必加電場(chǎng)，UBA＝0）。

（3）當(dāng)mg（h1+h2）

如果用動(dòng)力學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)結(jié)合解此題，要復(fù)雜得多。用能量轉(zhuǎn)化和守恒定律來解題，不僅簡(jiǎn)單，還能開拓學(xué)生思路，提高其分析問題的能力。比如力學(xué)中求物體加速度的方法很多，用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和牛頓第二定律都有可能解決，但我們換個(gè)角度，以“能量”觀點(diǎn)可能會(huì)更簡(jiǎn)單，思路會(huì)更清晰。我們知道，若一個(gè)物體由V0=0開始做勻加速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過路程s后，其末速度Vt2=2as。 據(jù)此，根據(jù)能量守恒定律，針對(duì)某一系統(tǒng)一個(gè)運(yùn)動(dòng)過程，建立起一個(gè)關(guān)系式，并推得V2=Ks（K為常數(shù)），那么物體運(yùn)動(dòng)的加速度便可獲得。

二、能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的思想鍛煉了學(xué)生的思維能力

對(duì)于學(xué)生，此定律在日常生活的某一具體事件中并不多見，只能從較為宏觀的角度作大致說明。例如分析“從地球吸收太陽光開始，討論發(fā)生在地球上的許多能量轉(zhuǎn)化現(xiàn)象”這一類問題，學(xué)生聯(lián)想思維的空間會(huì)向各個(gè)方向發(fā)散，使學(xué)生處于積極探索狀態(tài)，發(fā)展了學(xué)生的探究能力，教學(xué)中要有意識(shí)強(qiáng)化這一觀念，舉例說明：

例2，“用細(xì)繩拴著一個(gè)小球，繩的一端固定，使小球在光滑的水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)”，試分析此物理過程機(jī)械能是否守恒?

如果只簡(jiǎn)單地依據(jù)機(jī)械能的總量是否改變來回答判斷機(jī)械能是否守恒，顯然是不恰當(dāng)?shù)摹W(xué)生通過學(xué)習(xí)機(jī)械能守恒定律發(fā)現(xiàn)，從受力情況看，小球是符合機(jī)械能守恒條件的，但是，受力情況只是物體機(jī)械能守恒的必要條件，如果沒有動(dòng)能與勢(shì)能的轉(zhuǎn)化，即沒有力的做功這個(gè)充分條件是不行的，沒有這個(gè)充分條件談不上機(jī)械能守恒。所以引導(dǎo)學(xué)生思維進(jìn)一步拓展，學(xué)生就會(huì)發(fā)現(xiàn)守恒定律中“守恒”二字的含義不是簡(jiǎn)單的“不變”，而應(yīng)當(dāng)是①要有變化，即動(dòng)能勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化。②要有機(jī)械能總量的恒定不變。沒有變化，就無“守”字可談；沒有總量的不變，就沒有“恒”字可講。“守恒”的含義應(yīng)當(dāng)是在變化中保存著恒定，在恒定中進(jìn)行著變化。通過這樣的分析，學(xué)生的思維發(fā)生了質(zhì)的飛躍，發(fā)現(xiàn)了“機(jī)械能是否守恒”和“機(jī)械能總量是否不變”的區(qū)別，從而使他們思維上升到理論水平，明白機(jī)械能守恒定律成了條件（1）物體必須在保守力作用下，（2）必須有動(dòng)能、勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化。只有滿足這兩個(gè)條件，才可能繼續(xù)考察機(jī)械能總量是否恒定，做出機(jī)械能是否守恒的結(jié)論。這樣分析，學(xué)生實(shí)現(xiàn)了思維的多向性與聚合性的辯證統(tǒng)一。

三、能量轉(zhuǎn)化和守恒定律使學(xué)生更廣泛地認(rèn)識(shí)其他問題

比如能源的損耗問題、環(huán)保問題、效率問題等等，學(xué)生會(huì)關(guān)心諸如“怎樣提高煤氣灶熱效率”“新能源開發(fā)成本”等許多實(shí)際問題，認(rèn)識(shí)到能量轉(zhuǎn)化的方向性，增強(qiáng)節(jié)約能源意識(shí)，關(guān)心和科學(xué)地認(rèn)識(shí)核能的開發(fā)和利用等等，培養(yǎng)他們可持續(xù)發(fā)展的意識(shí)，把將科學(xué)服務(wù)于人類作為自己的使命與責(zé)任，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生德育教育的良性發(fā)展。

總之，“能量”是中學(xué)物理學(xué)習(xí)的一條主線，而能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的觀念很重要，要根植在學(xué)生心田，使學(xué)生用“ＳＴＳ”理念去細(xì)心學(xué)習(xí)體會(huì)，全面提高學(xué)生自身素質(zhì)。