選修《自然界中的守恒定律》知識梳理

1、優(yōu)選文檔優(yōu)選文檔PAGEPAGE14優(yōu)選文檔PAGE自然界中的守恒定律【2011考綱解讀】考綱領(lǐng)求能力要求考向定位動量守恒定律（說會用動量守恒定律解析、解1子彈打木塊模型；2有明：只限于一維）決碰撞、爆炸等相互作用彈簧參加的追碰模型；會應(yīng)用動量守恒定律解決一3有阻截板參加的碰撞問維運(yùn)動有關(guān)問題題；知道什么是反沖，4墜落中的碰撞問題；知道火箭的翱翔原理和用5兩大守恒定律在圓周運(yùn)途，能講解噴氣飛機(jī)的原理動中的的綜合應(yīng)用；認(rèn)識動量守恒定律在實(shí)質(zhì)生6應(yīng)用兩大守恒定律辦理活中的意義和作用多體問題等問題【必備知識梳理】一、動量和動能動量和動能都是描述物體運(yùn)動狀態(tài)的物理量，但它們存在顯然的不同樣：動量是矢量

2、，動能是標(biāo)量物體動量變化時(shí)，動能不用然變化；但動能一旦發(fā)生變化，動量必發(fā)生變化如做勻速圓周運(yùn)動的物體，動量不斷變化而動能保持不變動量是力對時(shí)間的積累效應(yīng)，動量的大小反響物體能夠戰(zhàn)勝必然阻力運(yùn)動多久，其變化量用所受沖量來量度；動能是力對空間的積累效應(yīng)，動能的大小反響物體能夠戰(zhàn)勝必然阻力運(yùn)動多么遠(yuǎn)，其變化量用外力對物體做的功來量度動量的大小與速度成正比，動能大小與速率的平方成正比不同樣物體動能同樣時(shí)動量能夠不2同，反之亦然，p2mEk，常用于比較動能同樣而質(zhì)量不同樣物體的動量大??；Ekp常用來2m比較動量同樣而質(zhì)量不同樣物體的動能大小二、動量守恒定律與機(jī)械能守恒（包括能量守恒）定律動量守恒定律和機(jī)

3、械能守恒定律所研究的對象都是相互作用的物體組成的系統(tǒng)，且研究的都是某一物理過程一但兩者守恒的條件不同樣：系統(tǒng)動量可否守恒，決定于系統(tǒng)所受合外力可否為零；而機(jī)械能可否守恒，則決定于可否有重力以外的力（不論是內(nèi)力還是外力）做功所以，在利用機(jī)械能守恒定律辦理問題時(shí)要重視解析力的做功情況，看可否有重力以外的力做功；在利用動量守恒定律辦理問題時(shí)重視解析系統(tǒng)的受力情況（不論可否做功），并重視分1/9析可否滿足合外力為零應(yīng)特別注意：系統(tǒng)動量守恒時(shí)，機(jī)械能不用然守恒；同樣機(jī)械能守恒時(shí)，動量不用然守恒，這是由于兩個(gè)守恒定律的守恒條件不同樣必然以致的結(jié)果如各種爆炸、碰撞、反沖現(xiàn)象中，因F內(nèi)F外，動量都是守恒的，但

4、因很多情況下有內(nèi)力做功使其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能而使其機(jī)械能不守恒別的，動量守恒定律表示成為矢量式，應(yīng)用時(shí)必定注意方向，且可在某一方向獨(dú)立使用；機(jī)械能守恒定律表示成為標(biāo)量式，對功或能量只需代數(shù)加減，不能夠按矢量法規(guī)進(jìn)行分解或合成三、辦理力學(xué)問題的基本方法辦理力學(xué)問題的基本方法有三種：一是牛頓定律，二是動量關(guān)系，三是能量關(guān)系若觀察有關(guān)物理量的瞬時(shí)對應(yīng)關(guān)系，須應(yīng)用牛頓定律，若觀察一個(gè)過程，三種方法都有可能，但方法不同樣，辦理問題的難易、繁簡程度可能有很大的差別若研究對象為一個(gè)系統(tǒng)，應(yīng)優(yōu)先考慮兩大守恒定律，若研究對象為單一物體，可優(yōu)先考慮兩個(gè)定理，特別波及時(shí)間問題時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮動量定理，涉及功和位移問

5、題的應(yīng)優(yōu)先考慮動能定理由于兩個(gè)守恒定律和兩個(gè)定理只觀察一個(gè)物理過程的始末兩個(gè)狀態(tài)有關(guān)物理量間關(guān)系，對過程的細(xì)節(jié)不予細(xì)究，這正是它們的方便之處特別對于變力作用問題，在中學(xué)階段無法用牛頓定律辦理時(shí)，就更顯示出它們的優(yōu)越性四、求解動量守恒定律、機(jī)械能守恒定律、動能定理、功能關(guān)系的綜合應(yīng)用類題目時(shí)要注意：1.仔細(xì)審題，明確物理過程這類問題過程經(jīng)常比較復(fù)雜，必定仔細(xì)閱讀原題，搞清已知條件，判斷哪一個(gè)過程機(jī)械能守恒，哪一個(gè)過程動量守恒2.靈便應(yīng)用動量、能量關(guān)系有的題目可能動量守恒，機(jī)械能不守恒，或機(jī)械能守恒，動量不守恒，也許動量在整個(gè)變化過程中守恒，而機(jī)械能在某一個(gè)過程中有損失等，過程的采用要靈便，既要熟

6、悉必然的典型題，又不能夠死套題型、公式【高頻考點(diǎn)解讀】考點(diǎn)一子彈打木塊模型子彈和木塊組成的系統(tǒng)動量守恒，機(jī)械能不守恒，系統(tǒng)部分機(jī)械能單向轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能【例1】如圖6-3-1所示，設(shè)質(zhì)量為m的子彈以初速度V0射向靜止在圓滑水平面上的質(zhì)量為M的木塊，并留在木塊中不再射出，子彈鉆入木塊深度為d求木塊對子彈的平均阻力的大小和該過程中木塊前進(jìn)的距離2/9圖6-3-1【解讀】子彈和木塊最后共同運(yùn)動，相當(dāng)于完好非彈性碰撞從動量的角度看，子彈射入木塊過程中系統(tǒng)動量守恒：mV0=（M+m）V。從能量的角度看，該過程系統(tǒng)損失的動能全部轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)的內(nèi)能設(shè)平均阻力大小為f，設(shè)子彈、木塊的位移大小分別為s1、s2，如圖所示

7、，顯然有s12-s=d對子彈用動能定理：fs11mv021mv222對木塊用動能定理：fs21Mv22、相減得：fd1mv021Mmv2Mmv02222Mm這個(gè)式子的物理意義是：fd恰好等于系統(tǒng)動能的損失；依照能量守恒定律，系統(tǒng)動能的損失應(yīng)該等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加；可見fdQ，即兩物體由于相對運(yùn)動而摩擦產(chǎn)生的熱（機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能），等于摩擦力大小與兩物體相對滑動的行程的乘積（由于摩擦力是耗散力，摩擦生熱跟路徑有關(guān)，因此這里應(yīng)該用行程，而不是用位移）由上式不難求得平均阻力的大小：Mmv02f2Mmd至于木塊前進(jìn)的距離s2，能夠由以上、對照得出：s2mdMm從牛頓運(yùn)動定律和運(yùn)動學(xué)公式出發(fā)，也能夠得出同

8、樣的結(jié)論由于子彈和木塊都在恒力作用下做勻變速運(yùn)動，位移與平均速度成正比：s2dv0v/2v0v，s2v/2vdv0Mm，s2ms2vmMm一般情況下Mm，因此s21）若第一次敲擊使釘進(jìn)入木板深度為L1，問最少敲擊多少次才能將釘全部敲入木板？并就你的解答談?wù)撘獙⑨斎壳萌肽景?，L1必定滿足什么條件？【解讀】設(shè)鐵錘每次敲擊鐵釘后以共同速度V運(yùn)動，依照動量守恒定律可得：MV0=（M+m）V設(shè)第一次受擊進(jìn)入木板過程中受平均阻力為f1，則依照動能定理可得：f1L101MV2M2V0222(Mm)第二次受擊進(jìn)入木板過程中受平均阻力為f2=Kf1，依照動能定理可得：Kf1L201MV2M2V0222(Mm)因此L21同理可得3=L1/K2，L41/K3Ln1N(N-1)=L/KL=L=L/KKn11