1.6 自然界中的守恒定律 课件-2022-2023学年高二上学期物理粤教版（2019）选择性必修第一册

1.6自然界中的守恒定律 1、能量守恒: 机械能守恒的条件: 2、动量守恒: 动量守恒的条件: 复习: 系统内,只有重力或弹簧弹力做功 (1)严格守恒:系统不受外力作用,或系统所受合外力为零. (2)近似守恒:系统受外力作用,但当系统所受的外力远小于系统内各物体间的内力时,系统的总动量近似守恒. (3)某方向上守恒:系统受外力作用,所受的合外力不为零,但在某一方向上合外力为零,则系统在该方向上动量守恒. “一动碰一静”模型:(水平地面光滑) m1 m2 3、物体发生弹性碰撞, m1v0=m1v1+m2v2 ① ①若m1=m2, ②若m1>m2, ③若m1<m2, 则v′1=0,v′2=v1, 碰后两球速度发生变换. 则v1′>0和v2′>0, 碰后v1′和v2′都与v1方向相同. 则v1′<0,碰后v1′与v1方向相反, 即m1被弹回. 1.(动量守恒条件的理解)(多选)如图所示,在光滑水平地面上有A、B两个木块,A、B之间用一轻弹簧连接.A靠在墙壁上,用力F向左推B使两木块之间的弹簧压缩并处于静止状态.若突然撤去力F,则下列说法中正确的是( ) A.木块A离开墙壁前,A、B和弹簧组成的系统动量守恒,机械能也守恒 B.木块A离开墙壁前,A、B和弹簧组成的系统动量不守恒,但机械能守恒 C.木块A离开墙壁后,A、B和弹簧组成的系统动量守恒,机械能也守恒 D.木块A离开墙壁后,A、B和弹簧组成的系统动量不守恒,但机械能守恒 课前练习: BC 2. (动量守恒条件的理解)一颗子弹水平射入置于光滑水平面上的木块A并留在其中,A、B用一根弹性良好的轻质弹簧连在一起,如图所示.则在子弹打击木块A及弹簧被压缩的过程中,对子弹、两木块和弹簧组成的系统( ) A.动量守恒,机械能守恒 B.动量不守恒,机械能守恒 C.动量守恒,机械能不守恒 D.无法判定动量、机械能是否守恒 C 3、如图所示,置于光滑水平面上,B与一轻质弹簧的一端相 连,木块B的质量为2 kg,弹簧的另一端固定在竖直挡板上,当B以4 m/s的速度压缩弹簧,当弹簧被压缩到最短时,弹簧具有的弹性势能大小为( ) A.4 J B.8 J C.16 J D.32 J C 例题:一质量为m的物体沿如图所示的光滑曲面自A点向下滑动,试求物体在A、B、C三点的速度 、 、 所满足的关系。 【讨论与交流】请将上述结果与自由落体运动的情况进行比较,并讨论它说明了什么问题? 解:选取物体在B点时的势能为零势能面,根据机械能守恒定律,有 得到: 【讨论与交流】(1)请比较动量守恒定律与机械能守恒定律; 机械能守恒定律 动量守恒定律 研究对象 守恒条件 适用范围 守恒性质 相互作用的物体组成的系统 相互作用的物体组成的系统 物体系统内只有重力或弹力做功,其他力不做功 系统不受外力或所受外力的合力为零 仅适用于宏观、低速领域 适用于目前物理学研究的一切领域 标量守恒(不考虑方向性) 矢量守恒(规定正方向) 【讨论与交流】(2)机械能守恒定律与能量守恒定律有什么区别? 1、机械能守恒定律反映的是一个系统中只有重力或弹力做功,系统内物体的重力势能、弹性势能与动能可以相互转化,但总的机械能保持不变。 2、能量守恒定律反映的是一个系统有机械能损失时,损失的机械能转化为其他形式的能,总的能量不变。 3、能量守恒定律比机械能守恒定律的适用范围。 烧水过程中,电热壶和水组成的系统能量不守恒。 热水 忽略散失的热量,热水和保温钢瓶内胆以及其中的冷水组成的系统能量守恒。 1、物理规律的对称性就是某种物理状态或过程在一定的变换下,它所服从的物理规律不变; 2、物理规律的每一种对称性通常都对应这一种守恒定律。 二、守恒与对称 例3 如图所示,两滑块A、B在光滑的水平面上沿同一直线相向运动,滑块A的质量为m,速度大小为 ,方向向右,滑块B的质量为2m,速度大小为 ,方向向左。求滑块发生弹性碰撞后的速度。 分析 两滑块发生弹性碰撞,根据动量守恒定律和机械能守恒定律求出两滑块发生弹性碰撞后的速度大小. 解:规定向右为正方向,设碰后A、B的速度为vA、vB,A、B两滑块组成系统动量守恒,有: m•2v0-2m•v0=mvA+2mvB 又系统机械能守恒有: 联立以上方程可解得: vA=-2v0,vB=v0 则碰后A滑块速度水平向左,B滑块速度水平向右 课堂小结 1、守恒与不变 守恒定律本质上是某种物理量保持不变。这就是守恒与不变的关系在自然界中的四大基本守恒定律能量守恒定律、动量守恒定律、质量守恒定律、电荷守恒定律中能量守恒是最重要的守恒形式. 2、简单性与对称性 对称与守恒紧密联系在一起,它体现了物理学的和谐美. 3、能源利用新方式 积极开发和利用各种新能源. 练习1.列举出生活中动量守恒、能量守恒、机械能守恒的例子. 动量守恒:台球