守恒定律在解决物理问题中的应用

党团工作 |

时间:

2021-07-22 09:40:18

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摘 要:守恒定律是物理学当中的一个知识点,也是考试的重点。所以在进行物理知识学习的过程中,应该对守恒定律进行系统的分类讨论。守恒定律可以能量守恒以及动量守恒等几个类别。为了可以有效的促进物理学中守恒定律的的学习,本文对物理学中的守恒定律,进行分类讨论,对其中所蕴含的主要思想,进行集体的探析,进而促进守恒定律的学习以及应用。

关键词:物理学;守恒定律;应用

中图分类号:G718 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2018)01-0255-02

守恒定律,可以分为动量、能量守恒定律,以及电荷数、质量数守恒定律等。这些守恒定律的知识点,几乎涉及到所有的物理学领域之中,它涉及到“电、力、光、磁”等知识,一方面它是高中物理中的主要知识点,另一方面它在解决物理问题当中,可以发挥出指导性的作用,是一种有效的思维方法。所以在行文的过程中,列举相关的物理习题,对守恒定律方面的知识,进行具体的解释和说明。

1 能量守恒定律在解决物理问题当中的应用

例题1:“神州七号”飞船上的仪器,以及系统动作的各项控制的能量来源于太阳能电池的供电,由光照产生的电动势这种现象,被称之为光伏效应。飞船上的太阳能电池有着特殊的工作原理,它是按照光伏效应的原理设计出来的一种单晶硅结构。在正常日光的照射下,这类电池有着较高的光电转换率,一般可以达到24%左右,这种结构的太阳能电池,可以产生0.6v的电动势,获得0.1A的电流。那么问题:每一秒钟照射到单晶硅太阳能电池上阳光的能量是多少(结果保留小数点后两位数字)。在解答这类题型的时候,应该对题意进行正确的分析,从而发现这道题目使用的是哪种守恒定律,做出判断之后,然后有针对性的进行解答。通过分析可知,这道题目涉及到能量守恒定量,所以在解答的过程中,会应用到能量守恒定律的相关知识点。

利用能量守恒定律的相关知识对物理问题,进行有效的解决,有着几特点。第一,问题当中会涉及到某种物理知识,还表现出一系列的能量种类和转换方式,即由一种能量,转换成另一种能量,题目当中涉及到光能转换成热能的内容;第二,问题当中涉及到的知识的,有多少体现出具体的数量,有哪些能量体现出具体的数值,并运用相关的守恒定律要求,列出相关的解析式,从而完成对问题的回答。

这道题的解题思路,应该明确问题当中出现了几种能量形式,每种能量运用哪种形式,进行转化或是转移。依据能量守恒定量,列出相关的解析式,也就是说在总的能量降低或是不发生变化的情况下的能量,与增加的能之间存在相等的关系。

2 动量守恒定律在解决物理问题中的应用

例题2:在公路上发生了一起严重的交通事故,其中一辆质量为1400kg向南行驶的长途客车,与一辆向北行驶的质量为2800kg的卡车,发生撞车的事故。两车相撞之后,并接在一起向南滑行了一段距离之后,便停止下来。依据现场测速仪的测定,长途客车在撞车之前的行驶速度为25m/s,根据这一速度,求卡车碰撞前的行驶速度是多少。解答这道题的时,根据题意可以清晰的判断出,这道物理题考察的是动量的守恒定律的,也就是根据两辆车中一辆车的行驶速度,计算出另一辆车的行使速度。

解答:两辆正在行驶当中的车辆发生碰撞,遵循的是动量守恒定律,假设长途客车行驶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,依据题意可知V>0,所以,所以说卡车碰撞前的行驶速度小于12.5m/s。

動量守恒定律,可以很好的解决一些特殊的物理问题,如爆炸、相撞、反冲和复杂作用力形成的问题,这些都可以通过动量守恒定律的应用,进而快速的找出解决问题的方法。在物理学习的过程中,应该清晰的解读题意,并找出相关的应用定律,进行有针对性的作答。

3 动量和能量守恒定律在解决物理问题中的综合应用

例题3:一枚竖直向上发射的炮弹,它的质量为10.0kg(内部炸药质量忽略),炮弹发射的初始速度为70m/s当炮弹达到最高点并发生爆炸时,爆炸为沿着水平运动的两片,其中一片的质量是m=6.0kg,现在要求,这枚弹片不可以落到以发射点为圆心,以D=1000m为直径的圆周范围之内,那么刚刚爆炸完成时,两枚弹片总的动能约为多大?

这道物理练习题使用了两种守恒定律,分别是动量守恒定律和能量守恒定律,对这一力学习题进行综合的解答,由此可以看出,物理学当中,定律之间大多具有一定的联系,在解答问题时,应该正确理解题目的意思,进而做出正确的回答。

例题4:如图1所示,质量为5kg的小车,在光滑的水平面上保持静止的状态,AD部分为表面粗糙的水平导轨,DC是光滑的1/4圆弧形导轨。整个导轨是由绝缘材料制成,而且处在B=1T垂直纸面向里的匀强磁场中,另一个质量m=2.0Kg的金属块(可视为质点),带q=2.0×10-3C的负电荷,以v0=8m/s的速度,冲上小车,当经过D点时,对水平导轨压力为9.81N(g取9.8m/s2)。

问题1:求m从A到D的过程中,损失了度极少的机械能?

问题2:如果m经过D点马上撤去磁场,这之后小车能获得的最大速度是多少?

在这到物理习题当中,运用了机械能守恒定律,以及动量守恒定律在电磁学之中的综合使用,体现出了物理各个知识点之间,都有着紧密的联系。

4 结语

综上所述,分析讨论是高中物理当中一个重要的思想内容,在解答高中物理的习题时,会反复的对讨论思想进行具体的应用,而且经过证明,守恒定律是一种非常有效的解题思想,与此同时解题的过程中,这种方法也是最实用的一种方法。在实际的应用当中,分类讨论的思想能够对学生的解题现状,在逻辑性以及严谨性方面,提出更高的要求。这种方法的大量应用,可以明显的加深自身的物理学素养。也就是说分类讨论思想,可以对繁琐的问题,做出简单化的处理,进而提高对守恒定律的学习效率,甚至是物理学习的效率。

参考文献

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