關(guān)于能量和動(dòng)量守恒的探討

劉楷成

摘要：能量守恒定律與動(dòng)量守恒定律是物理中重要的規(guī)律，在解決物體問(wèn)題時(shí)被廣泛應(yīng)用.因此，學(xué)生需要通過(guò)對(duì)動(dòng)量守恒與能量守恒的方式進(jìn)行深刻理解，來(lái)提升自身的物理解題能力.本文從動(dòng)量守恒與能量守恒的內(nèi)涵出發(fā)，通過(guò)具體問(wèn)題進(jìn)行剖析，從而理順能量與動(dòng)量守恒的關(guān)系.

關(guān)鍵詞：能量守恒動(dòng)量守恒探討

能量守恒與動(dòng)量守恒是揭示自然物質(zhì)運(yùn)動(dòng)與轉(zhuǎn)化規(guī)律的重要法則，它表明客觀物質(zhì)是不能被創(chuàng)造或消滅的.動(dòng)量守恒定律不但符合宏觀世界的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，在微觀世界中仍能適用，為研究相互運(yùn)動(dòng)的物體提供了一種便捷的渠道.能量守恒定律可以應(yīng)用在機(jī)械能守恒、電勢(shì)能守恒等多個(gè)方面.因此，對(duì)能量守恒與動(dòng)量守恒進(jìn)行深刻剖析，對(duì)于高中學(xué)生打好物理基礎(chǔ)具有至關(guān)重要的作用.

一、動(dòng)量守恒定律探討

動(dòng)量守恒定律在物理學(xué)中的應(yīng)用主要對(duì)相互作用物體之間的規(guī)律進(jìn)行揭示，其應(yīng)用范圍從宇宙天體貫穿到微觀物質(zhì).動(dòng)量守恒的必然條件是矢力總和為0，但是將簡(jiǎn)單的規(guī)律運(yùn)用在實(shí)際問(wèn)題當(dāng)中，往往情況就會(huì)變得比較復(fù)雜.例如，一輛從A地開(kāi)往B地的動(dòng)車(chē)正在勻速前進(jìn)，突然某一車(chē)廂發(fā)生了脫節(jié).假設(shè)動(dòng)車(chē)總質(zhì)量是M，脫節(jié)車(chē)廂的質(zhì)量為m，行駛速度為v，當(dāng)牽引力保持不變的情況下，質(zhì)量與阻力呈正比關(guān)系.試問(wèn)當(dāng)脫節(jié)的車(chē)廂停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，此時(shí)動(dòng)車(chē)的速度是多少？分析該問(wèn)題時(shí)，首先明確物體沒(méi)有受到外力作用的情況下，物體遵循動(dòng)量守恒定律.動(dòng)車(chē)一直保持著V的速度勻速前進(jìn)，當(dāng)車(chē)廂與動(dòng)車(chē)脫節(jié)之后，脫節(jié)車(chē)廂開(kāi)始做減速運(yùn)動(dòng).在發(fā)生脫節(jié)瞬間，脫節(jié)車(chē)廂與動(dòng)車(chē)受所受的總體合力為0，所以符合動(dòng)能守恒定律的運(yùn)用條件.我們可以通過(guò)這樣的方式進(jìn)行解答：

應(yīng)用動(dòng)量守恒定律的必要條件是系統(tǒng)所受的合外力為0.

二、能量守恒定律探討

能量守恒定律與動(dòng)量守恒定律相比更加側(cè)重于在多種運(yùn)動(dòng)形式中的運(yùn)用，其重要的核心理念是大自然中的萬(wàn)事萬(wàn)物具有能量，而這種能量不能被創(chuàng)造同時(shí)也不能被消滅，只能從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式，并且在傳遞的過(guò)程當(dāng)中始終保持能量總和守恒.而滿足能量守恒的條件主要包括總能量守恒以及各種形式能量的等量轉(zhuǎn)換.在運(yùn)用機(jī)械能守恒定律時(shí)，必須要求研究對(duì)象出了重力外不受其他外力（或者所受外力和為0）.例如，一輛小車(chē)停在光滑的水平面上，一個(gè)物體沿著光滑軌道由水平方向向小車(chē)上方滑去，然后到達(dá)一定的高度之后再回落下來(lái).假設(shè)物體的質(zhì)量為M，小車(chē)的質(zhì)量為m，物體的初速度為v0，試問(wèn)物體能到達(dá)的最大高度是多少？

我們?cè)趯?duì)這道問(wèn)題進(jìn)行分析時(shí)，可以先確定出題干中的水平面是光滑的，所以可以推導(dǎo)出小車(chē)與物體在水平方向滿足動(dòng)量守恒，同時(shí)由于水平面光滑，這個(gè)系統(tǒng)中物體滿足機(jī)械能守恒定律.因此，我們可以利用機(jī)械能守恒定律與動(dòng)量守恒定律對(duì)這道物理問(wèn)題進(jìn)行求解.

同樣的，電能與電勢(shì)能守恒與機(jī)械守恒類(lèi)似：在只有電場(chǎng)力做功的情況之下，電勢(shì)能與動(dòng)能總和守恒；在只有電場(chǎng)力與重力做功的情況下，電勢(shì)能總和與機(jī)械能總和守恒.

簡(jiǎn)而言之，能量守恒定律和動(dòng)量守恒定律是我們?cè)诮鉀Q復(fù)雜物理問(wèn)題的有效手段與途徑.對(duì)于一些復(fù)雜的物理系統(tǒng)，單個(gè)研究系統(tǒng)中的某個(gè)對(duì)象比較困難，但若將整個(gè)系統(tǒng)看作一個(gè)整體，利用能量守恒或者動(dòng)量守恒能使問(wèn)題化繁為簡(jiǎn)，化難為易.

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