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守恒定律在解決物理問題中的應用

時間:2022-10-19 19:35:03 來源:網友投稿

摘 要:守恒定律是物理學當中的一個知識點,也是考試的重點。所以在進行物理知識學習的過程中,應該對守恒定律進行系統的分類討論。守恒定律可以能量守恒以及動量守恒等幾個類別。為了可以有效的促進物理學中守恒定律的的學習,本文對物理學中的守恒定律,進行分類討論,對其中所蘊含的主要思想,進行集體的探析,進而促進守恒定律的學習以及應用。

關鍵詞:物理學;守恒定律;應用

中圖分類號:G718 文獻標識碼:A 文章編號:1671-2064(2018)01-0255-02

守恒定律,可以分為動量、能量守恒定律,以及電荷數、質量數守恒定律等。這些守恒定律的知識點,幾乎涉及到所有的物理學領域之中,它涉及到“電、力、光、磁”等知識,一方面它是高中物理中的主要知識點,另一方面它在解決物理問題當中,可以發揮出指導性的作用,是一種有效的思維方法。所以在行文的過程中,列舉相關的物理習題,對守恒定律方面的知識,進行具體的解釋和說明。

1 能量守恒定律在解決物理問題當中的應用

例題1:“神州七號”飛船上的儀器,以及系統動作的各項控制的能量來源于太陽能電池的供電,由光照產生的電動勢這種現象,被稱之為光伏效應。飛船上的太陽能電池有著特殊的工作原理,它是按照光伏效應的原理設計出來的一種單晶硅結構。在正常日光的照射下,這類電池有著較高的光電轉換率,一般可以達到24%左右,這種結構的太陽能電池,可以產生0.6v的電動勢,獲得0.1A的電流。那么問題:每一秒鐘照射到單晶硅太陽能電池上陽光的能量是多少(結果保留小數點后兩位數字)。在解答這類題型的時候,應該對題意進行正確的分析,從而發現這道題目使用的是哪種守恒定律,做出判斷之后,然后有針對性的進行解答。通過分析可知,這道題目涉及到能量守恒定量,所以在解答的過程中,會應用到能量守恒定律的相關知識點。

利用能量守恒定律的相關知識對物理問題,進行有效的解決,有著幾特點。第一,問題當中會涉及到某種物理知識,還表現出一系列的能量種類和轉換方式,即由一種能量,轉換成另一種能量,題目當中涉及到光能轉換成熱能的內容;第二,問題當中涉及到的知識的,有多少體現出具體的數量,有哪些能量體現出具體的數值,并運用相關的守恒定律要求,列出相關的解析式,從而完成對問題的回答。

這道題的解題思路,應該明確問題當中出現了幾種能量形式,每種能量運用哪種形式,進行轉化或是轉移。依據能量守恒定量,列出相關的解析式,也就是說在總的能量降低或是不發生變化的情況下的能量,與增加的能之間存在相等的關系。

2 動量守恒定律在解決物理問題中的應用

例題2:在公路上發生了一起嚴重的交通事故,其中一輛質量為1400kg向南行駛的長途客車,與一輛向北行駛的質量為2800kg的卡車,發生撞車的事故。兩車相撞之后,并接在一起向南滑行了一段距離之后,便停止下來。依據現場測速儀的測定,長途客車在撞車之前的行駛速度為25m/s,根據這一速度,求卡車碰撞前的行駛速度是多少。解答這道題的時,根據題意可以清晰的判斷出,這道物理題考察的是動量的守恒定律的,也就是根據兩輛車中一輛車的行駛速度,計算出另一輛車的行使速度。

解答:兩輛正在行駛當中的車輛發生碰撞,遵循的是動量守恒定律,假設長途客車行駛速度的方向是正方向,那么,M客V客M卡V卡=(M客+M卡)V,也就是1400*25-2800V卡,依據題意可知V>0,所以,所以說卡車碰撞前的行駛速度小于12.5m/s。

動量守恒定律,可以很好的解決一些特殊的物理問題,如爆炸、相撞、反沖和復雜作用力形成的問題,這些都可以通過動量守恒定律的應用,進而快速的找出解決問題的方法。在物理學習的過程中,應該清晰的解讀題意,并找出相關的應用定律,進行有針對性的作答。

3 動量和能量守恒定律在解決物理問題中的綜合應用

例題3:一枚豎直向上發射的炮彈,它的質量為10.0kg(內部炸藥質量忽略),炮彈發射的初始速度為70m/s當炮彈達到最高點并發生爆炸時,爆炸為沿著水平運動的兩片,其中一片的質量是m=6.0kg,現在要求,這枚彈片不可以落到以發射點為圓心,以D=1000m為直徑的圓周范圍之內,那么剛剛爆炸完成時,兩枚彈片總的動能約為多大?

這道物理練習題使用了兩種守恒定律,分別是動量守恒定律和能量守恒定律,對這一力學習題進行綜合的解答,由此可以看出,物理學當中,定律之間大多具有一定的聯系,在解答問題時,應該正確理解題目的意思,進而做出正確的回答。

例題4:如圖1所示,質量為5kg的小車,在光滑的水平面上保持靜止的狀態,AD部分為表面粗糙的水平導軌,DC是光滑的1/4圓弧形導軌。整個導軌是由絕緣材料制成,而且處在B=1T垂直紙面向里的勻強磁場中,另一個質量m=2.0Kg的金屬塊(可視為質點),帶q=2.0×10-3C的負電荷,以v0=8m/s的速度,沖上小車,當經過D點時,對水平導軌壓力為9.81N(g取9.8m/s2)。

問題1:求m從A到D的過程中,損失了度極少的機械能?

問題2:如果m經過D點馬上撤去磁場,這之后小車能獲得的最大速度是多少?

在這到物理習題當中,運用了機械能守恒定律,以及動量守恒定律在電磁學之中的綜合使用,體現出了物理各個知識點之間,都有著緊密的聯系。

4 結語

綜上所述,分析討論是高中物理當中一個重要的思想內容,在解答高中物理的習題時,會反復的對討論思想進行具體的應用,而且經過證明,守恒定律是一種非常有效的解題思想,與此同時解題的過程中,這種方法也是最實用的一種方法。在實際的應用當中,分類討論的思想能夠對學生的解題現狀,在邏輯性以及嚴謹性方面,提出更高的要求。這種方法的大量應用,可以明顯的加深自身的物理學素養。也就是說分類討論思想,可以對繁瑣的問題,做出簡單化的處理,進而提高對守恒定律的學習效率,甚至是物理學習的效率。

參考文獻

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