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高中物理的守恆定律論文

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一、能量守恆定律

高中物理的守恆定律論文

對於能量尤其是熱能的轉化已經形成了一門新的學問叫作傳熱學,專門研究如何使熱量更有效率的傳播和加以利用.電視信號塔將電能轉化爲了電磁波,於是就專門有一門學問來研究如何更有效的利用能量傳遞.事實上,人們除了對能量的總量關心之外,對於能量的傳遞和轉化方向更加的關心,於是形成了猶如熱力學第二定律這樣的一系列定律定理.能量轉移的方向與總量沒有關係,能量的“勢”在能量傳遞和轉移的過程中掌握着方向,電能是靠電流進行轉移的,電流的方向正是電勢的方向,電勢差決定了電流的方向及大小;熱能的“勢”叫作溫度,熱量從高溫物體流向低溫物體,而不是從能量多的物體流向能量低的;由相對位置引起的能量在物理學中被直接定義爲勢能,代表着重力的方向,勢能也是沿着這一方向進行釋放從而轉化成爲其他形式的能量.

二、動量守恆定律

動量是一個合成的物理量,由質量和速度相乘得到,由於速度是一個矢量,動量也就成爲一個帶有方向性的矢量,矢量就意味着角度.動量守恆定律是自然界中最重要最普遍的守恆定律之一,它既適用於宏觀物體,也適用於微觀粒子;既適用於低速運動物體,也適用於高速運動物體,它是一個實驗規律,也可用牛頓第二定律和動量定理推匯出來.在高中物理中,但凡遇到碰撞的'問題,首先要列出的往往就是動量守恆的方程,由於這裏面涉及兩個物體的質量和速度四個量,在結合動能守恆定律,對於相關的任何一個物理量都可以輕易推匯出來,從而得到結論.動量的變化帶來了衝量的變化,事實上衝量成爲了動量變化的原因,於是一個公式便誕生了,在經典物理學中,Ft=Δmv,這個公式用於解決外力對系統的動量變化,如果力的方向又恰好在物體運動的方向上,那麼利用Fs就可以算出外力對系統所做的功,於是根據動量守恆方程與能量守恆並聯可以計算出所有相關的物理量.動量守恆的另外一個最典型的運用在物理學中被稱爲“反衝”,當一個物體向一個方向噴射出高速的氣流或者粒子流,其本身就會向相反的方向運用獲得加速度,在這個過程中,噴射的氣流或者粒子流的動量與自身獲得的動量在數量上相同並且在方向上相反.這個現象在航空航天技術上得到最廣泛的應用.比如,在我國的天宮一號空間站底端就安裝有主噴射口用來調整速度和四個方向的副噴射口用來調整執行的姿勢.當主噴射口向後噴出質量m1速度爲v1的氣體時,航天器向前加速的動量是m2Δv,而在數字上m2Δv=m1v1.同樣的原理,透過控制副噴射口噴射氣體,可以調整航天器的執行角度和執行姿勢等.在高考的物理題目中,動量守恆是一個必考的內容,一般都會涉及碰撞、航空航天及火箭發射等,在複習的時候,對動量守恆定律的精準把握,能夠幫助同學們在高考中取得更好的成績.

三、質量與質能守恆定律

在經典物理學中,質量僅指靜質量.一個物體,無論形狀怎麼奇怪,甚至在質點的概念中可以忽略大小形狀,但總是有一個比較精確的質量,無論是大至太陽、銀河系還是小至原子、電子.在高中物理學的經典力學中,這些精確的質量是不可能被創造出來或者消滅掉的.兩個隨意的物體之間都存在萬有引力,說明質量是產生萬有引力的原因.物體的慣性僅與其本身的質量有關,牛頓第一定律又叫慣性定律,這說明質量是慣性的產生原因.質量是物體的固有屬性,大到天體宇宙,小到原子電子甚至夸克,在目前的物理學中,它們的質量都可以當成常量進行計算.通常情況下,高中物理中不涉及質量的變化,除了有關連接體的問題值得注意之外,也就無所謂“質量守恆”了.當相對論將物理學帶入到高速運動的範疇之內,以上的結論就顯得不那麼準確了,事實上,當物體的運用速度加快可以與光速比擬時,所謂的“質量守恆”似乎變得不成立了.質能守恆是現代物理區別於經典物理學的一個關鍵公式,那就是在這個定律中,質量與能量開始統一,並且符合簡單的質能轉換方程E=mc2,從而突破了之前單純的質量守恆和能量守恆,標誌着一個在宇宙中更加普遍適用的定律的發現.太陽的燃燒靠的是氫元素的核聚變從而將自身的質量轉化爲了能量,其中一部分來到了地球,纔有了我們的勃勃生機.原子彈的研製正是基於愛因施坦的這樣一個公式,同時核能的和平利用也同樣引人注目,成爲改變世界能源利用格局的一個理想方案.質能守恆在高中物理課本中作爲一節選修的內容,由於與世界話題原子彈有着直接的聯繫而引起很多高中生的注意力.在考試的過程中,這部分內容由於是選修,所以基本上都是以概念的形式出現,有興趣的同學可以多瞭解一些這部分的知識,對開闊視野有很大的益處.

四、結束語

高中物理課程是一個比較複雜的體系,知識點很多並且冗雜.但是,在教授的時候,老師應該教會學生認真總結,將複雜的知識點串聯起來組成高中物理的知識框架,從而將理解和記憶結合起來.能量守恆、動量守恆、“質量守恆”及質能守恆被作爲幾個大的學習重點,將速度、質量、勢及能量等物理量串聯起來,爲高中生對於物理的學習提供了很多的便利.