高中物理 1.5 自然界中的守恒定律课件 粤教版选修35.ppt

高中物理 选修3 5 粤教版 第五节自然界中的守恒定律 目标定位 1 加深对动量守恒定律和机械能守恒定律的理解 能运用这两个守恒定律解决一些简单的与生产 生活相关的实际问题 2 通过物理学中的守恒定律 体会自然界的和谐与统一 一 动量守恒定律1 内容 如果一个系统不受 或者所受 的矢量和为0 这个系统的总动量保持不变 2 表达式 对于两个物体组成的系统 常写成 p1 p2 或m1v1 m2v2 3 适用条件 系统不受 或者所受 矢量和为零 外力 外力 p1 p2 m1v1 m2v2 外力 外力 二 机械能守恒定律1 内容 如果一个系统只有 做功 则系统在发生动能和势能的转化过程中 的总量保持不变 3 适用条件 只有 或 做功 三 守恒与不变1 能量守恒 是物理学中最重要的物理量之一 而且具有 的形式 各种形式的能量可以相互转化但总能量 重力或弹力 机械能 重力 弹力 能量 各种各样 不变 2 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 3 守恒定律的本质 就是某种物理量保持不变 能量守恒是对应着 变换中的不变性 动量守恒是对应着 变换中的不变性 四 守恒与对称1 对称的本质 也是具有某种不变性 所以守恒与对称性之间有着必然的联系 2 自然界应该是和谐对称的 在探索未知的物理规律的时候 允许以普遍的对称性作为指引 相互作用 任何形式 变化 某种时间 某种空间 一 爆炸类问题解决爆炸类问题时 要抓住以下三个特征 1 动量守恒 由于爆炸是在极短的时间内完成的 爆炸物体间的相互作用力远大于受到的外力 所以在爆炸过程中 系统的动量守恒 2 动能增加 在爆炸过程中 由于有其他形式的能量 如化学能 转化为动能 因此爆炸后系统的总动能增加 3 位置不变 爆炸的时间极短 因而作用过程中 物体产生的位移很小 一般可忽略不计 可以认为爆炸后 物体仍然从爆炸的位置以新的动量开始运动 例1 从某高度自由下落一个质量为m的物体 当物体下落h时 突然炸裂成两块 已知质量为m的一块碎片恰能沿竖直方向回到开始下落的位置 求 1 刚炸裂时另一块碎片的速度 2 爆炸过程中有多少化学能转化为动能 二 滑块滑板模型1 把滑块 滑板看作一个整体 摩擦力为内力 则在光滑水平面上滑块和滑板组成的系统动量守恒 2 由于摩擦生热 把机械能转化为内能 则系统机械能不守恒 应结合能量守恒求解问题 3 注意滑块若不滑离木板 最后二者具有共同速度 例2 如图1 5 1所示 在光滑的水平面上有一质量为m的长木板 以速度v0向右做匀速直线运动 将质量为m的小铁块轻轻放在木板上的a点 这时小铁块相对地面速度为零 小铁块相对木板向左滑动 由于小铁块和木板间有摩擦 最后它们之间相对静止 已知它们之间的动摩擦因数为 问 1 小铁块跟木板相对静止时 它们的共同速度多大 2 它们相对静止时 小铁块与a点距离多远 3 在全过程中有多少机械能转化为内能 图1 5 1 三 子弹打木块类模型1 子弹打木块的过程很短暂 认为该过程内力远大于外力 则系统动量守恒 2 在子弹打木块过程中摩擦生热 则系统机械能不守恒 机械能向内能转化 系统损失的机械能等于阻力乘于相对位移 即 e f s相对3 若子弹不穿出木块 则二者最后有共同速度 机械能损失最多 例3 一质量为m的木块放在光滑的水平面上 一质量为m的子弹以初速度v0水平飞来打进木块并留在其中 设木块与子弹的相互作用力为f 试求 1 子弹 木块相对静止时的速度v 2 系统损失的机械能 系统增加的内能分别为多少 3 子弹打进木块的深度l深为多少 四 弹簧类模型1 对于弹簧类问题 在作用过程中 系统合外力为零 满足动量守恒 2 整个过程涉及到弹性势能 动能 内能 重力势能的转化 应用能量守恒定律解决此类问题 3 注意 弹簧压缩最短时 弹簧连接的两物体速度相等 此时弹簧最短 具有最大弹性势能 例4 如图1 5 2所示 a b c三个木块的质量均为m 置于光滑的水平面上 b c之间有一轻质弹簧 弹簧的两端与木块接触而不固连 将弹簧压紧到不能再压缩时用细线把b和c紧连 使弹簧不能伸展 以至于b c可视为一个