守恒定律在解決物理問題中的應(yīng)用

周一帆

摘 要：守恒定律是物理學(xué)當(dāng)中的一個知識點，也是考試的重點。所以在進(jìn)行物理知識學(xué)習(xí)的過程中，應(yīng)該對守恒定律進(jìn)行系統(tǒng)的分類討論。守恒定律可以能量守恒以及動量守恒等幾個類別。為了可以有效的促進(jìn)物理學(xué)中守恒定律的的學(xué)習(xí)，本文對物理學(xué)中的守恒定律，進(jìn)行分類討論，對其中所蘊(yùn)含的主要思想，進(jìn)行集體的探析，進(jìn)而促進(jìn)守恒定律的學(xué)習(xí)以及應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：物理學(xué)；守恒定律；應(yīng)用

中圖分類號：G718 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）01-0255-02

守恒定律，可以分為動量、能量守恒定律，以及電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)守恒定律等。這些守恒定律的知識點，幾乎涉及到所有的物理學(xué)領(lǐng)域之中，它涉及到“電、力、光、磁”等知識，一方面它是高中物理中的主要知識點，另一方面它在解決物理問題當(dāng)中，可以發(fā)揮出指導(dǎo)性的作用，是一種有效的思維方法。所以在行文的過程中，列舉相關(guān)的物理習(xí)題，對守恒定律方面的知識，進(jìn)行具體的解釋和說明。

1 能量守恒定律在解決物理問題當(dāng)中的應(yīng)用

例題1：“神州七號”飛船上的儀器，以及系統(tǒng)動作的各項控制的能量來源于太陽能電池的供電，由光照產(chǎn)生的電動勢這種現(xiàn)象，被稱之為光伏效應(yīng)。飛船上的太陽能電池有著特殊的工作原理，它是按照光伏效應(yīng)的原理設(shè)計出來的一種單晶硅結(jié)構(gòu)。在正常日光的照射下，這類電池有著較高的光電轉(zhuǎn)換率，一般可以達(dá)到24%左右，這種結(jié)構(gòu)的太陽能電池，可以產(chǎn)生0.6v的電動勢，獲得0.1A的電流。那么問題：每一秒鐘照射到單晶硅太陽能電池上陽光的能量是多少（結(jié)果保留小數(shù)點后兩位數(shù)字）。在解答這類題型的時候，應(yīng)該對題意進(jìn)行正確的分析，從而發(fā)現(xiàn)這道題目使用的是哪種守恒定律，做出判斷之后，然后有針對性的進(jìn)行解答。通過分析可知，這道題目涉及到能量守恒定量，所以在解答的過程中，會應(yīng)用到能量守恒定律的相關(guān)知識點。

利用能量守恒定律的相關(guān)知識對物理問題，進(jìn)行有效的解決，有著幾特點。第一，問題當(dāng)中會涉及到某種物理知識，還表現(xiàn)出一系列的能量種類和轉(zhuǎn)換方式，即由一種能量，轉(zhuǎn)換成另一種能量，題目當(dāng)中涉及到光能轉(zhuǎn)換成熱能的內(nèi)容；第二，問題當(dāng)中涉及到的知識的，有多少體現(xiàn)出具體的數(shù)量，有哪些能量體現(xiàn)出具體的數(shù)值，并運用相關(guān)的守恒定律要求，列出相關(guān)的解析式，從而完成對問題的回答。

這道題的解題思路，應(yīng)該明確問題當(dāng)中出現(xiàn)了幾種能量形式，每種能量運用哪種形式，進(jìn)行轉(zhuǎn)化或是轉(zhuǎn)移。依據(jù)能量守恒定量，列出相關(guān)的解析式，也就是說在總的能量降低或是不發(fā)生變化的情況下的能量，與增加的能之間存在相等的關(guān)系。

2 動量守恒定律在解決物理問題中的應(yīng)用

例題2：在公路上發(fā)生了一起嚴(yán)重的交通事故，其中一輛質(zhì)量為1400kg向南行駛的長途客車，與一輛向北行駛的質(zhì)量為2800kg的卡車，發(fā)生撞車的事故。兩車相撞之后，并接在一起向南滑行了一段距離之后，便停止下來。依據(jù)現(xiàn)場測速儀的測定，長途客車在撞車之前的行駛速度為25m/s，根據(jù)這一速度，求卡車碰撞前的行駛速度是多少。解答這道題的時，根據(jù)題意可以清晰的判斷出，這道物理題考察的是動量的守恒定律的，也就是根據(jù)兩輛車中一輛車的行駛速度，計算出另一輛車的行使速度。

解答：兩輛正在行駛當(dāng)中的車輛發(fā)生碰撞，遵循的是動量守恒定律，假設(shè)長途客車行駛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，依據(jù)題意可知V>0，所以，所以說卡車碰撞前的行駛速度小于12.5m/s。

動量守恒定律，可以很好的解決一些特殊的物理問題，如爆炸、相撞、反沖和復(fù)雜作用力形成的問題，這些都可以通過動量守恒定律的應(yīng)用，進(jìn)而快速的找出解決問題的方法。在物理學(xué)習(xí)的過程中，應(yīng)該清晰的解讀題意，并找出相關(guān)的應(yīng)用定律，進(jìn)行有針對性的作答。

3 動量和能量守恒定律在解決物理問題中的綜合應(yīng)用

例題3：一枚豎直向上發(fā)射的炮彈，它的質(zhì)量為10.0kg（內(nèi)部炸藥質(zhì)量忽略），炮彈發(fā)射的初始速度為70m/s當(dāng)炮彈達(dá)到最高點并發(fā)生爆炸時，爆炸為沿著水平運動的兩片，其中一片的質(zhì)量是m=6.0kg，現(xiàn)在要求，這枚彈片不可以落到以發(fā)射點為圓心，以D=1000m為直徑的圓周范圍之內(nèi)，那么剛剛爆炸完成時，兩枚彈片總的動能約為多大？

這道物理練習(xí)題使用了兩種守恒定律，分別是動量守恒定律和能量守恒定律，對這一力學(xué)習(xí)題進(jìn)行綜合的解答，由此可以看出，物理學(xué)當(dāng)中，定律之間大多具有一定的聯(lián)系，在解答問題時，應(yīng)該正確理解題目的意思，進(jìn)而做出正確的回答。

例題4：如圖1所示，質(zhì)量為5kg的小車，在光滑的水平面上保持靜止的狀態(tài)，AD部分為表面粗糙的水平導(dǎo)軌，DC是光滑的1/4圓弧形導(dǎo)軌。整個導(dǎo)軌是由絕緣材料制成，而且處在B=1T垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場中，另一個質(zhì)量m=2.0Kg的金屬塊（可視為質(zhì)點），帶q=2.0×10-3C的負(fù)電荷，以v0=8m/s的速度，沖上小車，當(dāng)經(jīng)過D點時，對水平導(dǎo)軌壓力為9.81N（g取9.8m/s2）。

問題1：求m從A到D的過程中，損失了度極少的機(jī)械能？

問題2：如果m經(jīng)過D點馬上撤去磁場，這之后小車能獲得的最大速度是多少？

在這到物理習(xí)題當(dāng)中，運用了機(jī)械能守恒定律，以及動量守恒定律在電磁學(xué)之中的綜合使用，體現(xiàn)出了物理各個知識點之間，都有著緊密的聯(lián)系。

4 結(jié)語

綜上所述，分析討論是高中物理當(dāng)中一個重要的思想內(nèi)容，在解答高中物理的習(xí)題時，會反復(fù)的對討論思想進(jìn)行具體的應(yīng)用，而且經(jīng)過證明，守恒定律是一種非常有效的解題思想，與此同時解題的過程中，這種方法也是最實用的一種方法。在實際的應(yīng)用當(dāng)中，分類討論的思想能夠?qū)W(xué)生的解題現(xiàn)狀，在邏輯性以及嚴(yán)謹(jǐn)性方面，提出更高的要求。這種方法的大量應(yīng)用，可以明顯的加深自身的物理學(xué)素養(yǎng)。也就是說分類討論思想，可以對繁瑣的問題，做出簡單化的處理，進(jìn)而提高對守恒定律的學(xué)習(xí)效率，甚至是物理學(xué)習(xí)的效率。

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