动量守恒定律十篇

动量守恒定律篇1

关键词：教学设计思想；教学目标设计；教学过程设计

中图分类号：G632.0 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2014）09-302-01

一、教学设计思想

动量守恒定律的传统讲法是从牛顿第二定律和牛顿第三定律推导出动量守恒定律，或是通过大量的实验事实总结出动量守恒定律。传统讲法由于没有教师的演示实验，很多学生对导出的动量守恒定律缺乏感性认识，不利于学生顺利地去认识现象，建立概念与规律，以及应用规律去解决具体问题。其实，动量守恒定律并不依附于牛顿第二定律和第三定律，它本身是有实验基础的独立的物理定律。所以应通过演示实验，启发学生讨论并总结规律，有利于学生对物理规律的掌握。

二、教学目标设计

1、知识与技能：

（一）理解动量守恒定律的确切含义和表达，知道定律的运用条件和适用范围；

（二）会利用牛顿运动定律推导动量守恒定律；

（三）会用动量守恒定律解决简单的实际问题。

2、过程与方法：

（一）通过对动量守恒定律的学习，了解归纳与演绎两种思维方法的应用；

（二）知道动量守恒定律的实验探究方法。

3、情感态度与价值观：

（一）培养学生自觉学习的能力，积极参与合作探究的能力；

（二）培养实事求是、具体问题具体分析的科学态度和锲而不舍的探究精神；

（三）使学生在学习过程中体验成功的快乐；

（四）培养学生将物理知识、物理规律进行横向比较与联系的习惯，养成自主构建知识体系的意识。

三、教学过程设计

四、教学分析评价

按认知规律设计教学过程，突出对动量守恒定律的理解，从实例入手，然后实验探究，理论推导等环节，得出动量守恒定律的表达方式（文字表达和数学表达），使学生对动量守恒定律的来龙去脉、确切涵义、适用条件有了清晰的认识，并通过课堂训练反馈，使学生初步掌握了动量守恒定律的实际应用。

突出了学生的主体地位，教给学生方法，注意培养能力，在教学过程中充分调动学生的学习积极性，让学生有观察、有计算、有推理论证、有归纳总结、有阅读理解，通过学生自己独立思考、手脑并用掌握知识，把发展能力与掌握知识结合起来，使培养能力贯彻在整个教学过程的各个环节。

教学过程中利用现代技术手段，扩大学生感知量，发展学生兴趣，两段录像、定量计算、定性演示实验所创设的物理情景对学生感知物理现象激发学生的求知欲有重要作用。

动量守恒定律篇2

一、动量守恒定律的条件性

系统动量守恒是有条件的,即系统不受外力或合外力等于零。

例1:在轻质定滑轮上用线悬挂两个质量均为M的物体,A物体距地面有一高度,B物体着地,如图1所示。质量为m的圆环套在线上,从A的上方自由落下与A粘合在一起,对m与A粘合瞬间下列说法中正确的是:()。

A.m与A组成的系统动量守恒

B.m与A、B组成的系统动量守恒

C.m与A组成的系统动量不守恒

D.m与A、B组成的系统动量不守恒

解析:许多学生认为m与A粘合瞬间属于撞击,m与A的相互作用力远大于重力,所以误认为m与A组成的系统动量守恒或m与A、B组成的系统动量守恒。误选A或B项。

m与A撞击,由于A、B两物体用线相连,实际上是m与A、B的撞击。设线中的平均作用力为F,物体的重力可忽略不计,但在滑轮的轴处有方向向上的力2F,所以m与A组成的系统动量不守恒,m与A、B组成的系统动量也不守恒。答案C、D正确。

二、动量守恒定律的近似性

如果系统所受的合外力不等于零,严格地讲系统的动量不守恒。但是,如果相互作用的时间极短,且外力远小于内力,系统内每一物体的动量改变主要来自内力的冲量,这时我们可认为系统的动量近似守恒。如在爆炸、打击、碰撞等过程中,系统内物体的重力、外界对系统中物体的摩擦力等均可忽略,我们都可认为系统的动量近似守恒。

例2:质量为m的钢板与直立轻弹簧的上端连接,弹簧下端固定在地上。平衡时,弹簧的压缩量为X,如图2所示。一物块从钢板正上方距离为3X的A处自由落下,打在钢板上并立刻与钢板一起向下运动,但不粘连。它们到达最低点后又向上运动。已知物块质量也为m时,它们恰能回到O点。若物块质量为2m,仍从A处自由落下,则物块与钢板回到O点时,还具有向上的速度。求物块向上运动到达的最高点与O点的距离。

解析:物块从A点自由下落与钢板碰前的速度为V==。

物块与钢板相碰并立即一起向下运动,说明碰撞时间极短,碰撞过程中可以不计重力,竖直方向动量近似守恒。设碰后物块与钢板一起向下运动的速度为V,则mV=(m+m)V。

在物块与钢板一起下降和上升过程中,系统的机械能守恒。以钢板静止时的位置为重力势能的零位置,用E表示弹簧被压缩X时的弹性势能。则对物块和钢板在开始下降和回到O点的两位置有E+=2mgX,当物块质量为2m时,相碰时同理有2mV=(2m+m)V。设它们回到O点时具有的向上速度为V,同理,由机械能守恒得E+=3mgX+。

物块和钢板越过O点后两者开始分离,物块向上作初速为V的竖直上抛运动,它到达的最

高点与O点的距离为h=,联立解得:h=。

三、动量守恒定律的独立性

如果系统所受的合外力不等于零,外力也不远小于内力(或作用时间不是极短),这时系统动量不守恒,我们也不能认为近似守恒。但是只要在某一方向上不受外力或合外力的分量等于零,或者某一方向上的外力远小于内力,那么在这一方向上系统动量近似守恒,这就是动量守恒定律的近似性。系统的动量是否守恒与参照系的选择无关,这是动量守恒定律独立性的又一表现。

例3:放在光滑水平面上的质量为M的滑块,其上表面是光滑曲面。质量为m的物体以水平速度V进入滑块的上表面,如图3所示。物体并未从滑块上端飞出,求:

(1)物体上升的最大高度。

(2)物体滑下与滑块脱离时的速度。

解析:物体冲上曲面后,在竖直方向上先加速后减速,滑块对物体弹力的竖直分量先大于重力,到等于重力,再到小于重力,在物体上升的过程中系统竖直方向的动量不守恒。由类似分析知,物体返回过程中系统竖直方向的动量也不守恒。在相互间弹力的水平分量的作用下,当它们具有相同的水平速度时,物体上升到最高位置。系统在水平方向不受外力,根据动量守恒的独立性可知,整个过程中系统的水平方向动量守恒,系统的机械能守恒。

(1)设物体上升的最大高度为H,两者的共同速度为V,则有mV=(M+m)V,=+mgH,联立解得:H=(M+m)g。

(2)设物体脱离滑块时,两者的速度分别为V、V,则有mV=mV+MV,=+,联立解得:V=。

动量守恒定律篇3

当两滑块在水平的导轨上沿着直线作对心碰撞时，若略去滑块运动过程中受到的粘滞性阻力和空气阻力，则两滑块在水平方向除受到碰撞时彼此相互作用的内力外，不受其他外力作用。若系统不受外力或所受合外力为零，则系统的总动量守恒，即两滑块的总动量在碰撞前后保持不变，设滑块1和2的质量分别为m1和m2，碰撞前二滑块的速度分别为v10和v20，碰撞后的速度分别为v1和v2，动量守恒标量的形式为：m1v10+m2v20=m1v1+m2v2

说明：气垫导轨上的两滑块在碰撞瞬间的动量是守恒的（外界的各种阻力远小于两滑块间的内力），检查滑块碰撞弹簧（保证对心碰撞）。不能直接用手推滑块去碰撞。尽可能使光电门之间的距离小一些，每次碰撞时，速度v10也不要太大。

例1.气垫导轨是常用的一种实验仪器。它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦。我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨以及滑块A和B来验证动量守恒定律，实验装置如图2所示（弹簧的长度忽略不计）。在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上。按下电钮放开卡销，可以使分滑块A、B向左右两边运动。说明一下此实验需要测量的物理量及验证动量守恒的表达式。

二、碰撞实验器法验证动量守恒定律实验原理

说明：该实验误差来源于实验操作中，两个小球没有达到水平正碰，一是斜槽不够水平，二是两球球心不在同一水平面上，给实验带来误差。每次静止释放入射小球的释放点越高，两球相碰时作用力就越大，动量守恒的误差就越小。

三、利用其他常见的运动模型验证

例2.图4中两摆摆长相同，悬挂于同一高度，A、B两摆球均很小，质量之比为1∶2。当两摆均处于自由静止状态时，其侧面刚好接触。向右上方拉动B球使其摆线伸直并与竖直方向成45°角，然后将其由静止释放。结果观察到两摆球粘在一起摆动，且最大摆角成30°。若本实验允许的最大误差为±4%，试分析AB在碰撞过程中的动量是否守恒。

动量守恒定律篇4

1、气垫导轨，是一种现代化的力学实验仪器。它利用小型气源将压缩空气送入导轨内腔。空气再由导轨表面上的小孔中喷出，在导轨表面与滑行器内表面之间形成很薄的气垫层。滑行器就浮在气垫层上，与轨面脱离接触，因而能在轨面上做近似无阻力的直线运动，极大地减小了以往在力学实验中由于摩擦力引起的误差。使实验结果接近理论值。结合打点计时器、光电门、闪光照相等，测定多种力学物理量和验证力学定律。中学物理实验中，利用气垫导轨验证动量守恒定律，研究弹簧振子的运动规律，研究物体的加速度等，和理论值就非常接近。

2、打点计时器，是一种测量时间的工具。如果运动物体带动的纸带通过打点计时器，在纸带上打下的点就记录了物体运动的时间，纸带上的点也相应的表示出了运动物体在不同时刻的位置。研究纸带上的各点间的间隔，就可分析物体的运动状况。电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，其工作电压小于6伏，一般是4到6伏，电源的频率是50赫兹，它每隔0.02秒打一次点。即一秒打50个点。电火花计时器是利用火花放电在纸带上打出墨迹而显示出点迹的计时仪器，使用220伏交流电压，当频率为50赫兹时，它每隔0.02秒打一次点，电火花计时器工作时，纸带运动所受到的阻力比较小，它比电磁打点计时器实验误差小。

（来源：文章屋网 ）

动量守恒定律篇5

[关键词]量子体系 对称性 守恒定律

一、引言

对称性是自然界最普遍、最重要的特性。近代科学表明，自然界的所有重要的规律均与某种对称性有关，甚至所有自然界中的相互作用，都具有某种特殊的对称性——所谓“规范对称性”。实际上，对称性的研究日趋深入，已越来越广泛的应用到物理学的各个分支：量子论、高能物理、相对论、原子分子物理、晶体物理、原子核物理，以及化学（分子轨道理论、配位场理论等）、生物（dna的构型对称性等）和工程技术。

何谓对称性？按照英国《韦氏国际辞典》中的定义：“对称性乃是分界线或中央平面两侧各部分在大小、形状和相对位置的对应性”。这里讲的是人们观察客观事物形体上的最直观特征而形成的认识，也就是所谓的几何对称性。

关于对称性和守恒定律的研究一直是物理学中的一个重要领域，对称性与守恒定律的本质和它们之间的关系一直是人们研究的重要内容。在经典力学中，从牛顿方程出发，在一定条件下可以导出力学量的守恒定律，粗看起来，守恒定律似乎是运动方程的结果．但从本质上来看，守恒定律比运动方程更为基本，因为它表述了自然界的一些普遍法则，支配着自然界的所有过程，制约着不同领域的运动方程．物理学关于对称性探索的一个重要进展是诺特定理的建立，定理指出，如果运动定律在某一变换下具有不变性，必相应地存在一条守恒定律．简言之，物理定律的一种对称性，对应地存在一条守恒定律．经典物理范围内的对称性和守恒定律相联系的诺特定理后来经过推广，在量子力学范围内也成立．在量子力学和粒子物理学中，又引入了一些新的内部自由度,认识了一些新的抽象空间的对称性以及与之相应的守恒定律，这就给解决复杂的微观问题带来好处，尤其现在根据量子体系对称性用群论的方法处理问题，更显优越。

在物理学中，尤其是在理论物理学中，我们所说的对称性指的是体系的拉格朗日量或者哈密顿量在某种变换下的不变性。这些变换一般可分为连续变换、分立变换和对于内禀参量的变换。每一种变换下的不变性，都对应一种守恒律，意味着存在某种不可观测量。例如，时间平移不变性，对应能量守恒，意味着时间的原点不可观测；空间平移评议不变性，对应动量守恒，意味着空间的绝对位置不可观测；空间旋转不变性，对应角动量守恒，意味着空间的绝对方向不可观测，等等。在物理学中对称性与守恒定律占着重要地位,特别是三个普遍的守恒定律——动量、能量、角动量守恒，其重要性是众所周知，并且在工程技术上也得到广泛的应用。因此，为了对守恒定律的物理实质有较深刻的理解，必须研究体系的时空对称性与守恒定律之间的关系。

本文将着重讨论非相对论情形下讨论量子体系的时空对称性与三个守恒定律的关系，并在最后给出一些我们常见的对称变换与守恒定律的简单介绍。

二、对称变换及其性质

一个力学系统的对称性就是它的运动规律的不变性，在经典力学里，运动规律由拉格朗日函数决定，因而时空对称性表现为拉格朗日函数在时空变换下的不变性．在量子力学里，运动规律是薛定谔方程，它决定于系统的哈密顿算符?，因此，量子力学系统的对称性表现为哈密顿算符?的不变性。

对称变换就是保持体系的哈密顿算符不变的变换．在变换s（例如空间平移、空间转动等）下，体系的任何状态ψ变为ψ??（s）?。

三、对称变换与守恒量的关系

经典力学中守恒量就是在运动过程中不随时间变化的量，从此考虑过渡到量子力学，当?是厄米算符，则?表示某个力学量，而

然而,当?不是厄米算符,则?就不表示力学量.但是，若?为连续变换时，我们就很方便的找到了力学量守恒。

设?是连续变换，于是可写成为?=1+iλf,λ为一无穷小参量，当λ0时，?为恒等变换。考虑到除时间反演外，时空对称变换都是幺正变换，所以

（8）式中忽略λ的高阶小量，由上式看到

即f是厄米算符，f称为变换算符?的生成元。由此可见，当?不是厄米算符时，?与某个力学量f相对应。再根据可得

（10）

可见f是体系的一个守恒量。

从上面的讨论说明，量子体系的对称性，对应着力学量的守恒，下面具体讨论时空对称性与动量、能量、角动量守恒。

1.空间平移不变性（空间均匀性）与动量守恒。

空间平移不变性就是指体系整体移动δr时，体系的哈密顿算符保持不变．当没有外场时，体系就是具有空间平移不变性。

设体系的坐标自r平移到，那么波函数ψ(r)变换到ψ??(s)?(r)

2.空间旋转不变性（空间各向同性）与角动量守恒

空间旋转不变性就是指体系整体绕任意轴n旋δφ时，体系的哈密顿算符不变。当体系处于中心对称场或无外场时，体系具有空间旋转不变性。

3.时间平移不变性与能量守恒

时间平移不变性就是指体系作时间平移时，其哈密顿算符不变。当体系处于不变外场或没有外场时，体系的哈密顿算符与时间无关（），体系具有时间平移不变性。

和空间平移讨论类似，时间平移算符???δt?对波函数的作用就是使体系从态变为时间平移态：

同样，将（27）式的右端在t的领域展开为泰勒级数

四、结语

从上面的讨论我们可以看到，三个守恒定律都是由于体系的时空对称性引起的，这说明物质运动与时间空间的对称性有着密切的联系，并且这三个守恒定律的确立为后来认识普遍运动规律提供了线索和启示，曾加了我们对对称性和守恒定律的认识．对称性和守恒定律之间的联系，使我们认识到，任何一种对称性，或者说一种拉格朗日或哈密顿的变换不变性，都对应着一种守恒定律和一种不可观测量，这一结论在我们的物理研究中具有极其重要的意义，尤其是在粒子物理学和物理学中，重子数守恒、轻子数守恒和同位旋守恒等内禀参量的守恒在我们的研究中起着重要的作用．下表中我们简要给出一些对称性和守恒律之间的关系。

参考文献

［1］戴元本.相互作用的规范理论，科学出版社，2005.

［2］张瑞明,钟志成.应用群伦导引.华中理工大学出版社，2001.

［3］a.w.约什.物理学中的群伦基础.科学出版社，1982.

［4］w.顾莱纳，b.缪勒.量子力学：对称性.北京大学出版社，2002.

［5］于祖荣.核物理中的群论方法.原子能出版社，1993.

［6］卓崇培，刘文杰.时空对称性与守恒定律.人民教育出版社，1982.

［7］曾谨言，钱伯初.量子力学专题分析 （上册）.高等教育出版社，1990.207-208.

［8］李政道.场论与粒子物理 （上册）.科学出版社，1980.112-119.

动量守恒定律篇6

关键词： 机械能守恒定律 重力势能 变力做功

机械能守恒定律是力学中重要的物理规律之一，是高中物理的重点和难点，在高考中占有相当大的比重。如果能够熟练地运用机械能守恒定律，就能够轻而易举地解决运动学中的很多问题。因此，对机械能守恒定律的正确理解和灵活运用非常有必要。

一、机械能守恒定律

二、机械能守恒的条件

机械能守恒定律的研究对象是由一个或多个物体与地球所组成的系统，重力和弹力是系统的内力。守恒的条件是系统内只有重力或者是弹力做功，而其他一切力都不做功。

机械能守恒的条件可以从以下两个方面理解：第一，物体仅仅受重力作用的影响，如在各种抛体运动中不考虑空气阻力的情况下，物体机械能守恒。第二，只有重力或弹力做功，其他外力不做功或做功的代数和为零，机械能守恒。如：某物体沿着光滑的斜面下滑，受重力和斜面支持力作用，斜面支持力不做功，物体的机械能守恒。

判定是否能守恒的方法：（1）做功判定。分析系统的受力情况，如果系统当中只有重力或者弹力做功，虽然还受其他力，但是不做功，机械能守恒。（2）能量转化。如果系统当中有势能和动能之间的相互转化，但是没有机械能和其他形式能之间的转化，那么机械能守恒。（3）对于像绳子瞬间的紧绷及物体间非弹性的碰撞等，除非题目有特别说明，其机械能不守恒。

三、机械能守恒定律的应用

运用机械能守恒定律解题一般需要按照以下五个步骤进行。

（1）确定研究对象――物体或系统。当只有重力做功时，可选取一个物体为研究对象；当物体间存在弹力做功时，则要选取这几个物体构成的系统为研究对象。

（2）判断机械能是否守恒。根据研究对象所经历的物理过程，进行受力分析，弄清各个力的做功情况，判断是否符合机械能守恒的条件。

（3）确定两个状态，选取参考平面。确定研究对象在运动过程中的初、末状态，选取恰当的参考平面，确定研究对象在初、末两个状态的机械能或确定两个状态间动能和势能的变化量。

例3.如图4所示，质量m=1kg的物体，从光滑斜面的顶端A点以v=4m/s的初速度向下滑动，在C点与弹簧接触并将弹簧压缩到B点时的速度为零，已知从A到B的竖直高度h=1m，求弹簧的弹力对物体所做的功。

解析：本题为变力做功的问题。由于斜面光滑，因此机械能守恒，但弹簧的弹力是变力，弹力对物体做负功，弹簧的弹性势能增加，且弹力做的功的数值与弹性势能的增加量相等。取B点所在水平面为参考平面，则有：

从以上三个实例，我们可以看出机械能守恒定律只涉及运动的起始和终了状态，而不涉及中间过程的细节，所以当守恒条件得到满足时，机械能守恒定律适用于求解变力做功、曲线运动等用纯粹的力的观念难以解决的问题，也适用于不涉及时间、加速度等过程量的某些问题，避开较复杂的力做功问题。机械能守恒定律为解决力学问题开辟了一条新的思路，也是解决力学问题的一条捷径。

参考文献：

[1]张国强.一道题玩转系统机械能守恒定律[J].中学物理教学参考，2015（16）.

动量守恒定律篇7

关键词： 高中物理力学 机械能 能量守恒 教学方法

高中物理力学中涉及两个守恒定律，即动量守恒定律和能量守恒定律，其中能量守恒主要指机械能守恒，是指在只有重力做功的条件下，物体的动能和势能相互转化，系统的总机械能保持不变。一旦掌握这个守恒定律，对物理概念和物理规律的理解就能更进一步。

守恒方法虽有万千妙用，但对于刚刚接触它的高中生来讲，如何让他们接受并理解甚至很好地去运用这个守恒方法去解题，难言轻松，对教师的教学方式和方法也有很高的要求。那么，在进行该类问题的教学时应注意哪些问题呢？关于守恒问题是否有规律可循呢？本文就是结合近年各地高考中相关考查题型，对能量守恒的所有题型从不同角度进行分类解析，发现其中的特点与规律，并就每一类题型要如何高效进行教学作简要分析。

一、高中物理能量守恒的教学

1.指导学生通过功能关系理解能量含义。

高中教材中关于能量的内容有以下几个方面：力学中的机械能（包括动能和势能）；分子运动理论中物体的内能（包括分子动能和分子势能）；电场中的电势能；电路中的电能及电磁振荡中的电场能和磁场能，等等。这些知识学生很容易说出来，但让他们讲出每一种能量的含义来，就很困难了。对此可从两个方面引导学生理解能量：（1）对能量我们只研究某一状态的能量值和某一过程的能量变化，对于能量值的确定有的有计算公式，比如动能、势能等。（2）教材中没有计算公式的有关能量，比如：内能、磁场能等。对于这些能量，有很多教师采取讲解的方法，可通过讨论让学生想出来可以进行转化的能量，然后可组织学生讨论归纳出各种形式的能量发生变化时对应的力做功的情况，通过比较、归纳就可以接受这样一个原理：功是能转化的量度。抓住这一线索理解能量含义、处理能量问题是很方便的。对有些能量值的求解，可以通过做功实现，而对于一些变力做功，也可以通过能量转化进行解答。教师要让学生清楚，做功和能量变化是密不可分的，应该让学生牢牢记住功能关系，熟练掌握功能原理。

2.善于类比，加强学生对概念的理解。

在学习分子势能变化和电势能变化的知识点时，因为学生对两种能量只是有表面的、粗浅的了解，教材中也没有给出计算变化量的公式，所以对这两种能量难以理解和掌握。对此，可采用类比的方法，将分子势能变化和分子力做功的关系、电势能的变化和电场力做功的关系类比成重力势能变化和重力做功的关系：重力做多少正功，重力势能就减少多少，重力做多少负功，重力势能就增加多少，即EP=－WG。而分子力做功同样能引起分子势能的变化，电场力做功也引起电势能的变化，二者量值相等，从而也能充分体现出功能关系。另外对机械能的变化，可指导学生从机械能守恒条件为突破口进行思考：如果一个系统除重力外有其他力做功，那么机械能会如何变化？学生就可以通过类比、推理得出机械能不守恒的结论，而且其他力做多少正功，机械能就增加多少；做多少负功，机械能就减少多少，也体现了功能关系。在物理概念、规律的理解上，类比方法是常见的，教学中教师指导学生学会运用这种方法，往往能达到较好的理解效果。

3.能量守恒定律不能忽视。

能量守恒定律是自然界最普遍的规律之一，它对各种能量的转化和守恒都是适用的。但学生解题时，这条具有普遍适用意义的重要定律却往往容易被忽视。主要表现为两个方面，一是想不起运用能量守恒定律，二是误用。学生在实际应用中对有些能量的损失分析不出，比如物体碰撞过程中，机械能的损失、电磁振荡现象中的电磁辐射能的损失，等等。有些学生经常把光滑无摩擦、无电阻热损耗作为能量的守恒条件，将电磁问题当做能量守恒来处理。

其实这与教师在教学中的引导有直接关系。在电磁振荡的教学中，重点分析的是振荡过程中的能量的转化，却忽视了电磁辐射的能量损失，即出现了“重感应，轻辐射”的教学弊端，这是应该引以为戒的。教师在教学中应指导学生从特殊情况中跳出来，重视教材的连贯性和知识点的内在联系，用联系、开放的观点分析问题，全方位理解各物理现象中的能量问题。

二、高考中能量守恒问题分类分析

机械能守恒试题可以分为单体研究问题和多体问题，其中单个物体的机械能守恒过于简单和单一，高考题中基本不会出现，而以考查多个物体组成的系统的机械能守恒问题为主。当研究一个问题涉及的不是一个物体而是两个或两个以上的物体时，应具有整体意识，将不同的物体组成系统，这样往往会化繁为简，化难为易。机械能守恒律适用于系统:当组成系统的各个物体之间只有动能和势能之间的转化，没有机械能与其他形式的能量之间的转化时，则系统的机械能守恒。

三、结论

从上述论述我们可以看出，高中物理关于机械能守恒与动量守恒的问题是有规律可循的：机械能守恒问题可以按模型进行分类，在机械能守恒的教学时，应向学生灌输模型概念，每种模型问题均有对应的解题方法方法和技巧，如滑槽模型问题中只要认清物体的运动过程，挖掘出物体运动到最高点或最低点时速度相同的隐含条件就可轻松解题；关于动量守恒的教学虽然依然可以分模型进行讨论，如典型的碰撞模型，滑块模型等，但各模型问题间无本质区别，只要向学生阐述明白动量守恒的条件及守恒的物理过程就可。教学时应注意启动学生的思维，首先要使学生对问题所表述的物理情境有一个完整的清晰的认识，接着将问题表述的总物理过程分解成若干个子过程，每个过程是否遵循动量守恒定律，最后分清已知量和待求量。这样，学生的思维得到了有效启发，动量守恒问题的教学也达到了水到渠成的效果。

参考文献：

［1］徐高本.机械能守恒显神通［J］.数理天地高中版，2004（12）.

［2］朱欣.典型机械能守恒问题分类解析［J］.中学理科，2005（09）.

［3］肖立.例析三类系统机械能守恒习题［J］.数理化学系高中版，2007（09）.

动量守恒定律篇8

【关键词】质能守恒定律；漏洞

1.质能守恒定律的含义

质能守恒定律是质量守恒定律与能量守恒定律的总称，主要是指在一个孤立系统内所有粒子的相对论静能与动能之和在相互作用过程中保持不变。其中，质量守恒定律是自然界的基本定律之一，其主要指任何与周围隔绝的物质系统中无论过程如何或发生何种变化，其总质量始终不会发生任何变化[1]。同样，能量守恒定律也是自然界最基本的定律之一，也是最重要、最普遍的定律之一。无论是从化学、物理到生物、地质，只要是有能量转化学，都能服务能量守恒的规律。可以说能量守恒定律是人们认识和利用自然的有力武器，这一规律在日常生活、工程技术及科学研究方面都发挥着非常重要的作用。

根据质能守恒定律关系E = mc2，从中我们可以知道质量是可以转化成能量的。由于化学反应过程是一个释放和吸收能量的过程，而有能量就意味着质量的获得（吸收能量）或质量的消耗（释放能量）.这样伴随着能量的出现化学反应的前后的质量守恒定律实际上与质能关系在理论上是相矛盾的.理论上的一致性是科学所遵循的原则和追求的目标，任何理论之间的矛盾都是科学要探究的问题，都意味着理论上的不完整性和一种缺陷.在化学反应前后的质能关系定律和质量守恒定律之间的矛盾，这就需要我们在理论知识上认真给予解释，将理论上这种矛盾消除。

2.质能守恒定律存在的漏洞

在物质属性中质量与能量均为重要组成部分，其中质量主要是经物体的万有引力或者惯性现象而表现出来的，能量则是当物质的系统状态出现变化时所产生的对外表现的功、热量等形式所表现出来的。从质能的关系式中可以看出，质量与能量之间是一种不可分割的关系，而质能关系式是建立在这两个属性的量值关系基础上，其显示出具有一定质量的物体客体也具备相当的能量。但在本研究中，笔者用事实证明质能守恒定律存在漏洞，现将分析如下[2]。

我们先假设同一个火力发电厂有两台锅炉，一号锅炉通过涡轮机带动发电机正常发电。二号在涡轮机地方放置一个控制炉内压力，使两个锅炉的内部压力相同，然后两个锅炉加热。加热可燃物释放出的能量是相同的。那么两台锅炉流失到空气中的和被容器吸收的热量一定也是相同的。不同的是一号锅炉带动的发电机在释放电能，二号锅炉出去没有带动发电机其他的能量的流失都是一样的。相对于二号锅炉一号锅炉所带动的发电机所释放出的电能就是凭空产生的能量。

按照E=mc^2（注：E=mc^2为信息守恒定律，E代表能量，m代表多少质量，c代表光的速度）。一号锅炉所流失到空气中的能量+容器吸收的能量+所产生的电能=二号锅炉所流失到空气中的能量+容器吸收的能量=可燃物所释放的能量。实际：一号锅炉所流失到空气中的能量+容器吸收的能量=二号锅炉所流失到空气中的能量+容器吸收的能量=可燃物所释放的。

因为物质的质量是不灭的。氘核（每个氘核都含有1个质子、1个中子）聚合成1个氦4原子核时，释放出大量的原子能。生成1克氦4原子时，大约放出2.7×10^12焦耳的原子能。2个质子、2个中子质量之和少了0.0302u（原子质量单位）！燃烧和核聚变都是能量释放的方式。在由于核聚变时说释放出来的能量巨大所以原子的质量有明显变化。燃烧所释放的能量较小原子质量无明显变化。由此可见这些能量是有质量的。在上述实验中，凭空产生的能量不是电能而是机械能。机械能指的是：物体在运动过程中或可以使物体运动的能量叫做机械能[3]。任何物体在产生机械能的过程中本身的质量不会减少所以机械能是没有质量的，所以上述实验符合：物质的质量不灭。

也可以在想象一下当一个空间里只有一个物体是，无论这个物体是运动的还是静止的都没有机械能。当一个空间内只有一个氢原子是氢能依然存在。只有当一个空间内有两个以上的物体相对运动时才有机械能，也就是说机械能只是种相对能量。产生时不会使任何物体的质量发生变化，是一种可以凭空产生的能量。

3.结语

综上所述，从化学反应前后的质量守恒定律来考虑，凡是化学变化吸收能量或化释能量，其质量在反应前和反应后都是不相等的，可以说质量是不守恒的。对此，我们必须从一种新的视角去审查化学反应前后的质量守恒定律，找出其中漏洞，并给予及时修订，这样我才对于质能守恒定律才能有一个理论上的统一。

参考文献

[1]徐杰. 动量、能量守恒定律在原子物理教学中的应用[J]. 物理教师.2009，15（6）

动量守恒定律篇9

■ 一、 机械能守恒定律应用中研究对象系统的选取

机械能守恒定律的研究对象必须是一个系统. 应用机械能守恒定律必须准确的选择系统. 系统选择得当，机械能守恒；系统选择不得当，机械能不守恒. 对机械能不守恒的系统应用机械能守恒定律必然得出错误的结果.

■ 例1 如图1所示，长为2 L的轻杆OB，O端装有转轴，B端固定一个质量为m的小球B，OB中点A固定一个质量为m的小球A，若OB杆从水平位置静止开始释放转到竖直位置的过程中，求：

（1） A、B球摆到最低点的速度大小各是多少？

（2） 轻杆对A、B球各做功多少？

（3） 轻杆对A、B球所做的总功为多少？

■ 解析 有学生分别选A、B球及地球为一系统，有机械能守恒定律得到：

mgl=■mv2A，mg2l=■mv2B

由上两式得：vA=■，vB=■

上述解法其实是不对的，错在何处呢？是系统选择错误. 事实上，小球A（或B）与地球单独组成的系统机械能并不守恒，这是因为轻杆往下摆的过程中，轻杆分别对A、B两球做了功（注意轻杆可以产生切向力，不象轻绳，只能产生法向力）. 对机械能不守恒的系统应用守恒定律求解，当然出错. 那么，应该选择什么系统呢？应选A、B球及地球所组成的系统，机械能是守恒的.

（1） 选A、B及地球为研究系统，此系统中只有动能和重力势能发生转化，系统机械能守恒，有：■mv′2A+■mv′2B=mgl+mg2l vB=2vA

由上面两式可得：

v′A=■，v′B=■

（2） 由（1）不难得到：v′AvB

即A、B间的轻杆对B球做正功，对A球做负功.

轻杆对A球做功为：

WA=■mv′2A-■mv2A=-0.4mgl

同理可得，轻杆对B球做功为：WB=0.4mgl

（3） 轻杆对A、B所做总功为0.

■ 分析 从（2）不难看出轻杆对小球B做了正功，对A球做了负功. 从（3）可得到，A、B两球及轻杆这一系统，并没有机械能与其他形式能量的转化，故机械能守恒. A、B间轻杆的作用之一是实现了A球与B球之间机械能的传递.

■ 二、 机械能守恒定律应用中物理过程的选取

机械能守恒定律也是一条过程规律，在使用时必须选取具体的物理过程，确定初、末状态. 选取物理过程必须遵循两个基本原则，一要符合求解要求，二要尽量使求解过程简化. 可选全过程，有时则必须将全过程分解成几个阶段，然后再分别应用机械能守恒定律求解.

■ 例2 如图2所示，质量均为m的小球A、B、C，用两条长均为L的细线相连，置于高为h的光滑水平桌面上. L>h，A球刚跨过桌面. 若A球、B球下落着地后均不再反弹，则C球离开桌边缘时的速度大小是多少？

■ 解析 本题描述的物理过程是：A球下落带动B、C球运动. A球着地前瞬间，A、B、C三球速率相等，且B、C球均在桌面上. 因A球着地后不反弹，故A、B两球间线松弛，B球继续运动并下落，带动小球C，在B球着地前瞬间，B、C两球速率相等. 故本题的物理过程应划分为两个阶段：从A球开始下落到A球着地瞬间；第二个阶段，从A球着地后到B球着地瞬间.

在第一个阶段，选三个球及地球为系统，机械能守恒，则有：mgh=■（3m）v21

第二个阶段，选B、C两球及地球为系统，机械能守恒，则有：

mgh=■（2m）v22-■（2m）v21

由上面两式求解得：v2=■

在A球撞地后受到冲击力，将A球速度瞬间减为0，之后就需要换取研究对象和过程，才能正确求解.

■ 三、 利用机械能守恒定律的另一表达式ΔEk+ΔEp=0解题

在运用机械能守恒定律Ek1+Ep1=Ek2+Ep2时，必须选取零势能参考面，而且在同一问题中必须选取同一零势能参考面. 但在某些机械能守恒的问题中，运用Ek1+Ep1=Ek2+Ep2求解不太方便，而运用ΔEK+ΔEP=0较为简单. 运用ΔEK+ΔEP=0的一个最大优点是不必选取零势能参考面，只要弄清楚过程中物体重力势能的变化即可.

■ 例3 如图3所示，一固定的斜面，θ=30°，另一边与地面垂直，顶上有一定滑轮，一软弱的细线跨过定滑轮，两边分别与A、B连接，A的质量为4m，B的质量为m，开始时将B按在地面上不动，然后放开手，让A沿斜面下滑而B上升，物块A与斜面间无摩擦，设当A沿斜面下滑s距离后，细线突然断了，求物块B上升的最大距离H.

■ 解析 取A、B及地球为系统：

ΔEK=-ΔEP

■（4m+m）v2=4mg・s・sin30°-mgs①

对B：0-v2=2（-g）h②

H=s+h③

动量守恒定律篇10

应用，希望可以帮助读者更好的理解机械能守恒定律。

【关键字】机械能 机械能守恒 机械能守恒应用

在日常生活中，我们所学习的机械能守恒定律无处不在，譬如我们坐过过山车、玩过荡秋千等，在体验惊险刺激的活动后，想想是根据什么理论制造的。通过学习了机械能守恒定律能够让我们更加了解生活中蕴涵的物理知识在生活中的力量。通过机械能守恒定律的规律和生活中的应用来剖析机械守恒在生活中的魅力。

一、机械能守恒定律内容

1.机械能守恒定律的内容可以从两方面描述。（1）当只有重力做功的情况下，物体的动能和重力势能之间发生相互转化，机械能的总量保持不变。（2）在没有摩擦和介质阻力的情况下，物体只发生动能和重力势能之间的相互转化，机械能的总量保持不变。

2.机械能守恒定律的研究对象。（1）机械能守恒定律是重力势能与动能之间的平衡，因为地球的地心引力，自由落体的小铁球在不受其他力的情况下，垂直下落，其所受到的就是地球地心引力，小铁球受到重力势能是与地球共有的，小球的动能速度V是相对于地面的速度。（2）在除地球外，研究物体判断机械能守恒可以根据物体是否只受重力，如果是对多个物体进行组合研究，判断其机械能守恒要判断物体间是否有摩擦或者介质阻力。（3）只受重力与只有重力做功是不同的，在物体受力中，除了受到重力还有其他的力作用，可忽略不计，只是认为只有重力在做功。

3.机械能守恒条件。在满足可以忽略掉物体间的摩擦力与介质阻力的守恒条件下，物体发生的只有动能与势能之间的相互转化，转化过程中，总能量无损耗，保持不变，这就是机械能守恒的条件。

二、生活中的机械能守恒实例分析

如：“过山车”是我们熟知的娱乐设施，在体验惊险刺激的活动后，其蕴涵的物理知识与机械能守恒定律有关。“过山车”模型。用小球替代“过山车”。

首先，将小球从直轨道较高处放下，使其自由滚下。现象：小球在竖直轨道上进行圆周运动并完成。

其次，将小球从直轨道较低处放下，使其自由滚下。现象：小球在竖直轨道上进行圆周运动，但不能完成。这时在还未到达轨道最高点处之前，小球就以某一速度做斜抛，并脱离了圆轨道。