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中学物理守恒定律与其应用分析
彭心渊
四川成都温江中学,四川成都 611130
摘 要 根据我国教育部门颁布的《高考物理学科说明》中,在众多物理学科知识中,守恒定律是涉及范围最广,分数最高的一项定律,其中包含动量守恒定律、电能守恒定律等等.在应用这些守恒定律解题过程中,不仅仅是简单地将不同守恒定律内容记下来,还需要能够认识到不同守恒定律之间的关联,这样才能够让我们有效应用到物理习题中,并且在解决难题中灵活应用各种守恒定律,提高学习成绩.本文就对于中学物理守恒定律及其应用进行分析,希望能够提高对于不同守恒定律的认识,进而做到灵活应用.
关键词 中学物理；守恒定律；应用
中图分类号 O4 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2016）12-0013-01
作者简介：彭心渊,四川成都温江中学.
在物理学科中守恒可以将其理解为在某一个物理量满足有关条件的情况下,该物理量在物理变化过程中一直保持不变.守恒定律在中学物理学习中的重要理论知识,在解答物理题过程中如果能够灵活使用守恒定律,就能够有效降低物理题的难度,不将系统内的其他作用因素考虑在内,简化物理题.中学物理教材中的守恒定位主要在力学、电磁学、能量、动量等方面涉及.在解答一道物理题的过程中,有时候仅仅需要使用一种守恒定律就可以,还有的时候需要 使用多种守恒定律才可以.这就需要提高对于守恒定律的认识,进而在解题时能够做到灵活应用,提高物理学习质量.
1 守恒定律在力学中的应用
守恒定律在力学方面的应用主要表现在动量守恒及机械能守恒方面,其中还包括弹性碰撞上面的动能守恒及摩擦力作用过程中的能量守恒.本文在对于守恒定律在力学中的应用用具体的例题形式来加以说明.
例1 ：题目：如图1 所示,小车质量M等于0.4kg,并且小车开始是静止在光滑的水平地面上,小车上面拥有两端轨道,首先就是弧形轨道AB,其次就是粗糙的水平轨道BC,假设粗糙轨道的滑动摩擦为0.20,现在一个质量为2.0kg 的物体从小车的最高点开始滑落,恰好到小车的C 点静止.如果小车高度h1 为2m,h2 为1m,g等于10m/s2.那么请问：1）物体在滑落到C 点静止的时候,小车行驶速度为多少？ 2）小车BC 轨道长度为多少？
解：1）物体在从A 点到C 点滑落的过程中,在水平方向上并没有收到任何外力影响,因此物体在水平方面上符合动量守恒定律,假设物体在滑落到C 点的时候,M、m 分别对于地面所具有的速度为v1、v2,并且正方向为向左,这样就能够得到方程式：0等于mv2+Mv1将v2等于0 的结果带入上述方程式中,就能够得到v1 也等于零,也就是说小车相对于地面一直是静止不动的[2].
2）物体在从A 向C 滑动过程中,整个系统减少的机械能为mgh1,消耗的机械能全部都转化为了整个系统的内能,由于摩擦力在整个系统内做功,根据能量守恒定律可以得出以下方程式：mgh等于 μ mgBC进而解的BC等于h/ μ 等于2.0/0.5等于4（m）分析：例1 中的整个系统虽然没有受到任何外力的影响,进而小车与物体所构成的整个系统就没有任何功率的产生,但是系统内部所产生的机械能转变成为了系统的内能,进而该系统并不符合机械能守恒定律.
2 守恒定律在电磁学中的应用
在静电场有关问题上应用电量守恒及库伦定律,能够有效解决题目之间在电荷转移及库仑力变化上的问题,正常情况下与电容器有关的问题也可以使用电量守恒进行分析.同时动量守恒及能量守恒在解决电磁学问题中也十分常见,本文就对于守恒定律在电磁学中的应用,还是使用例题的形式分析[3].
例2 ：题目：假设一个质量为m 并且带有电荷-q的物质在水平方向上进行运行,水平方向的一段o 与墙连接,物体以初速度v 向o 点运动,摩擦力为f,并且f<qE 物体在与墙面装机过程中机械能并不受到任何影响,电荷一直保持为-q,请问物体在停止运动后行驶的距离为多少？
解：因为题目中说明了f ＜ qE,因此物体在最后停止的位置为d 点,也是摩擦力与电场力相互作用的结果.
分析：本题可以多个角度分析解答,但是最为简单的解答方式还是使用能量转化及守恒定律分析.
3 守恒定律在能量守恒中的应用
对于守恒定律在能量方面的应用,使用列举具体案例的方式分析.
例3 ：题目：假设质量为M 的火车正常以匀速的方式在轨道上行驶,火车所受到的阻力是火车自身重量的n 倍,同时火车所受到的阻力与火车行驶速度并没有任何关系,但火车在行驶到某一个时刻的时候,质量为m的车厢突然脱离了火车,并且火车的牵引力并没有受到任何的影响,向前行驶了lm,火车司机在发现这个问题之后立即关闭了发动机,火车并且停止运动,请问：火车及车厢都停止后,二者之间的距离为多少?
解：火车司机如果是在车厢脱离的时候立即就关闭了发动机,那么火车及车厢就会以相同的速度向前行驶,之间的距离为零,主要原因是由于火车及车厢的初始速度及加速度相同.但火车是在行驶了lm 之后发现的,在这个过程中,牵引力对于火车进行了一部分功,方程式为：W等于Fl等于nMgl,这部分功也就是火车多行驶出来的距离S.
分析：例2 中,如果使用牛顿第二定律和运动学知识对于本题进行解答,整个解题过程就将十分复杂,要是使用守恒定律分析就十分简单,但是对于掌握守恒定律的要求较高.
4 守恒定律在动量中的应用
守恒定律在栋梁中的应用需要具有一定条件,首先就是整个系统在实际运行中并不受到任何外力的影响,这个条件是最容易理解的.但是在遇到有关问题的时候,往往会复杂化思考,甚至会想到与功是否有关系.在能量中应用守恒定律的步骤为：1）明确研究对象；2）研究对象的受力分析,分析研究对象时候能够应用守恒定律；3）明确参考物及研究对象状态；4）使用守恒定律解题.守恒定律在动量中应用对于研究对象运动方向十分关注,要是没有明确规定正反方向的时候,题目中的字母仅仅表示大小.
5 结论
综上所述,守恒定律中学物理知识中涉及的范围十分广泛,可以说贯穿了整个中学物理学科.在应用守恒定律过程中,首先应该对于物理题目中的条件及物体运动过程全面分析,判断哪些物理量是守恒的,这就需要真正掌握守恒定律在实际应用中所需要具备的条件,进而明确物体的状态,正确应用守恒定律.
参考文献
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[2]钱根娣.机械能守恒定律的教学设计[J].中国教育技术装备,2011（36）：75-77.
[3]胡君.基于认知负荷理论的“质量守恒定律”微课教学设计[J].课程教学研究,2014（9）：47-51.
[4]李翠垠.消除质量守恒定律实验中空气浮力影响因素的探究[J].中国教育技术装备,2010（34）：213-214.
中学物理论文范文结:
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