资源描述
第五节 自然界中的守恒定律,目标导航,预习导引,目标导航,预习导引,二,三,一,一、三大守恒定律 物质守恒定律、能量守恒定律和动量守恒定律.,目标导航,二,三,一,预习导引,二、守恒与不变的关系 守恒定律的本质就是某种物理量保持不变. 例如:能量守恒对应着某种时间变换中的不变性,动量守恒对应着某种空间变换中的不变性.,目标导航,三,二,一,预习导引,三、守恒与对称的关系 对称的本质,是具有某种不变性,守恒定律的本质,也是某种物理量保持不变,因此守恒和对称性之间有着必然的联系;守恒定律来源于对称,物理规律的每一种对称性(即不变性)通常都对应于一种守恒定律.对称和守恒这两个重要概念是紧密地联系在一起的.,目标导航,预习导引,张开胳膊旋转的花样滑冰运动员,在她合拢胳膊时旋转速度突然加快.然后当她重新伸开胳膊时,她又恢复到原来的旋转速度,也就是说,没有外界的作用,物体形状改变时角速度也可能变化.而物体形状改变可导致角速度变化,说明这个物理量含有角速度,那么,它应满足怎样的守恒定律呢? 答案:因为涉及角速度,涉及物体形状,这个量称为角动量,它应满足角动量守恒定律.,三,二,一,知识精要,迁移应用,典题例解,动量守恒定律与机械能守恒定律的比较,知识精要,迁移应用,典题例解,【例题】 如图所示的装置中,木块B与水平桌面间的接触是光滑的,子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内,将弹簧压缩到最短,现将子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象(系统),则此系统在从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中( ) A.动量守恒、机械能守恒 B.动量不守恒、机械能不守恒 C.动量守恒、机械能不守恒 D.动量不守恒、机械能守恒,解析:由于子弹打入木块的过程作用时间极短,弹簧还没有来得及变形,在这个过程中系统的动量守恒,机械能不守恒.子弹打入后,子弹和木块共速,而压缩弹簧,墙对弹簧有冲量,但不做功,压缩过程中系统机械能守恒,动量不守恒.从子弹开始射入到弹簧压缩到最短的整个过程中,动量和动能均不守恒. 答案:B,决的思维显然是较低层次的,应当根据具体问题用动量的观点、动能的观点以及能量的观点来分析解决问题.,知识精要,迁移应用,典题例解,知识精要,迁移应用,典题例解,如图所示,质量相同的两木块M、N中间固定一轻弹簧,M放在粗糙的水平面上,N放在光滑的水平面上,用力将两物体靠近使弹簧压缩,此时弹簧的弹力大于M所受到的最大静摩擦力,当松手后两物体被弹开的过程中,不计空气阻力,则对两木块,有( ) A.动量守恒、机械能守恒 B.动量守恒、机械能不守恒 C.动量、机械能都不守恒 D.加速度大小时刻相等,解析:机械能守恒的条件是除了重力、弹力以外,其他力不做功.动量守恒的条件是系统的合外力为零.两木块在弹开的过程中,合外力不为零,摩擦力做负功,动量不守恒,机械能也不守恒,C正确,A、B错误.M所受的合外力与N所受的合外力大小不等,根据牛顿第二定律,D错误. 答案:C,在应用动量守恒定律解题时可按下面的顺序进行: 1.确定研究对象:两个或两个以上相互作用的物体所组成的系统,通过适当变换划入系统的物体,可以找到满足守恒条件的系统. 2.确定研究阶段:动量守恒是对研究系统的某过程而言的,注意研究的是哪一阶段. 3.判断动量守恒:对研究对象在研究阶段进行受力分析,分清内力、外力,判断系统是否满足动量守恒的条件. 4.选参考系:一般选地球为参考系,将系统中的各速度或动量转化为相对同一参考系的速度或动量. 5.建立坐标系,选定正方向.若物体系统中每个物体的动量都在同一直线上,则与选定正方向相同的物体动量为正,相反为负;动量不在同一直线上时,应建立直角坐标系,并把各速度进行正交分解. 6.列方程求解,并对结果进行必要的讨论,结果如果是正的,说明该量的方向与规定的正方向相同,反之则相反.,知识链接,类题试解,案例探究,知识链接,类题试解,案例探究,(2014山东理综)如图,光滑水平直轨道上两滑块A、B用橡皮筋连接,A的质量为m.开始时橡皮筋松弛,B静止,给A向左的初速度v0.一段时间后,B与A同向运动发生碰撞并粘在一起.碰撞后的共同速度是碰撞前瞬间A的速度的两倍,也是碰撞前瞬间B的速度的一半.求: (1)B的质量; (2)碰撞过程中A、B系统机械能的损失.,思路分析:A、B碰撞过程遵从动量守恒,易得B的质量,然后由碰前总动能减去碰后总动能即可得到碰撞过程A、B系统损耗的机械能.,解析:(1)以初速度v0的方向为正方向,设B的质量为mB,A、B碰撞后的 共同速度为v,由题意知:碰撞前瞬间A的速度为v2,碰撞前瞬间B的速 度为2v,由动量守恒定律得,知识链接,类题试解,案例探究,mv2+2mBv=(m+mB)v 由式得mB=m2. (2)从开始到碰后的全过程,由动量守恒定律得 mv0=(m+mB)v 设碰撞过程A、B系统机械能的损失为E,则 E=12m(v2)2+12mB(2v)2-12(m+mB)v2 联立式得 E=16mv02. 答案:(1)m2 (2)16mv02,如图所示,一对杂技演员(都视为质点)荡秋千(秋千绳处于水平位置)从 A点由静止出发绕O点下摆,当摆到最低点B时,女演员在极短时间内将 男演员沿水平方向推出,然后自己刚好能回到高处A.已知男演员质量m1 和女演员质量m2之比m1m2=2,秋千的质量不计,秋千的摆长为R,C点比 O点低5R.求男演员落地点C与O点的水平距离s.,知识链接,类题试解,案例探究,答案:8R,知识链接,类题试解,案例探究,
展开阅读全文