粤教版高中物理选修3-5自然界中的守恒定律.ppt

自然界中的守恒定律 1.理解所学过的守恒定律的内容，从守恒定律中认识到其本质是某种物理量保持不变的。 2.理解常见的几种模型并能结合守恒观点初步去解决问题。 自然现象丰富多彩，物体运动千变万化，但总遵循着一定的规律，比如机械能守恒、能量守恒、动量守恒等，物理学研究表明守恒定律都来源于对称，守恒和对称是自然界最常见的现象和规律，也是物理学中的一部分，物理学的守恒定律闪耀着自然美的光辉，表现出物理学的简洁与和谐之美，在物理学中你能举出一些关系守恒与对称的例子吗？ 一、守恒与不变 1.守恒定律 守恒定律并没有告诉我们物体状态变化过程的全部细节，只是可以用来判断某个变化是否可能发生，以及一旦发生变化，物体的初、末状态之间应满足什么关系。 2.能量守恒 能量是物理学中最重要的物理量之一，而且具有多种多样的形式，各种形式的能量可以________但________不变。可以说，能量的守恒是最重要的守恒形式。 相互转化 总能量 3.动量守恒 动量守恒定律通常是对________的物体所构成的系统而言的，适用于________的运动，因此常用来推断系统在发生碰撞前后运动状态的变化。事实上，动量守恒定律与碰撞过程的具体细节无关，这一点是很重要的。 4.物理学中各种各样的守恒定律，本质上就是某种物理量___________，例如能量守恒是对应着某种时间平移的不变性；动量守恒则是对应着某种空间平移的不变性。因此，守恒定律其实正是自然界和谐统一规律的体现。 保持不变 相互作用 任何形式 二、守恒与对称 1.所谓对称，其本质也是具有__________。 2.守恒定律来源于对称。物理规律的每一种________________通常都相应于一种守恒定律。对称和守恒这两个重要概念是紧密地联系在一起的。 对称性(即不变性) 某种不变性 结合图象求解动量与能量问题 图象包括函数图象、矢量图、光路图、轨迹图、几何图以及描述复杂物理过程的草图和由实验数据描述的实际图象。 图象法的思维特点：突出表现在运用数学的“形”，载着物理的“质”。它既能直观、形象、概括地反映某两个相关的物理量之间的关系，又能将一些用抽象数学解析式或文字无法表达或表达不清的物理现象、过程、状态和规律包含其中；它既是丰富的物理信息(指隐含着的与横、纵坐标量关联的物理内涵)的载体，又是形象思维和抽象思维的纽带。 它既是广泛应用科学实验中用来分析实验数据的重要方法，也是进行理论研究和规律探索的常用手段。总之，物理函数图象含有明确的物理意义，体现具体的物理内容，描述清晰的物理过程。用图象法分析问题，可以优化解题过程，使抽象的问题形象化，复杂的问题简单化。 例1：水平拉力F1、F2分别作用在水平面上的物体上，经一段时间后撤去，使物体由静止开始运动而后停下，如果物体在两种情况下的总位移相等，且F1F2，那么在这个过程中(　　) A.F1比F2冲量大 B.F1比F2冲量小 C.F1和F2的冲量相等 D.F1和F2的冲量无法比较 解析：本题如果纯粹用公式规律替换分析，两冲量关系较难确定，如果转化为图形，即根据运动中的位移相等和加速度的关系把它们画成如图所示的图象，则显然有t1t2。再对全程应用动量定理有： I1－F1t1＝0，I2－F1t2＝0 由此可得I1I2。 答案:B 应用动量守恒定律求解临界问题 在动量守恒定律的应用中，常常会遇到相互作用的两物体相距最近、避免相碰和物体开始反向运动等临界问题。这类临界问题的求解关键是充分利用反证法、极限法分析物体的临界状态，挖掘问题中隐含的临界条件，选取适当的系统和过程，运用动量守恒定律进行解答。 例2：如下图所示，甲、乙两小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏。甲和他的冰车总质量共为30kg，乙和他的冰车总质量也是30kg。游戏时，甲推着一个质量为15kg的箱子和他一起以2m/s的速度滑行，乙以同样大小的速度迎面滑来。为了避免相撞，甲突然将箱子滑冰面推给乙，箱子滑到乙处，乙迅速抓住。若不计冰面摩擦，求甲至少以多大速度(相对地)将箱子推出，才能避免与乙相撞？ 解析：要想刚好避免相撞，要求乙抓住箱子后与甲的速度正好相等，设甲推出箱子后的速度为v1，箱子的速度为v，乙抓住箱子后的速度为v2。 对甲和箱子，推箱子前后动量守恒，以初速度方向为正，由动量守恒定律： (M＋m)v0＝mv＋Mv1 ① 对乙和箱子，抓住箱子前后动量守恒，以箱子初速方向为正，由动量守恒定律有： mv－Mv0＝(m＋M)v2 ② 刚好不相撞的条件是： v1＝v2 ③ 联立①②③解得： v＝5.2 m/s，方向与甲和箱子初速方向一致。 答案：5.2 m/s，方向与甲和箱子初速方向一致。 1.如图所示，质量为M、长为L的木板置于光滑的水平面上，质量为m的小物块以