- 高中物理的守恒
高中物理中的守恒有:能量守恒、动量守恒、质量守恒(不常见)、电荷守恒(不常见)等。
能量守恒是高中物理中的核心守恒之一,它描述的是在一个能量系统中,能量的总量保持不变,即不会消失也不会产生。动量守恒是指在不受外力或者合外力为零的情况下,系统动量保持不变。
请注意,高中物理中还涉及到一些其他的守恒,如角动量守恒、机械能守恒、电荷守恒等,这些守恒也经常在物理学习中遇到。
相关例题:
题目:
一质量为 m 的小球,在光滑的水平面上以速度 v 撞向一竖直墙壁,并反弹回来。设小球与墙壁碰撞的时间极短,且碰撞过程中小球的动能没有损失。求小球在与墙壁碰撞过程中,动量守恒定律的表达式。
分析:
在这个问题中,小球在与墙壁碰撞的过程中,受到墙壁的弹力作用,但由于时间极短,弹力对小球的作用时间可以忽略不计,因此可以认为小球受到的合外力为零。根据动量守恒定律,小球在与墙壁碰撞前后,动量的变化量为零,即初动量与末动量相等。
解:
设小球碰撞前的动量为 P1,方向为正方向。根据动量守恒定律,有:
P1 = P2
其中 P2 为小球碰撞后的动量。
由于小球与墙壁碰撞的过程中没有能量损失,因此有:
P2 = mv
又因为小球受到墙壁的弹力作用,所以有:
Ft = 0 - ( - P2)
其中 F 为墙壁对小球的弹力,t 为小球与墙壁碰撞的时间。由于时间极短,可以认为 t = 0,因此有:
F = P2 / t = mv / t = m(v/t)
由于碰撞过程中合外力为零,因此有:
F = - kx
其中 k 为墙壁对小球的弹力系数,x 为小球与墙壁碰撞时的相互作用距离。将上述关系代入动量守恒定律的表达式中,可得:
P1 = mv + m(v/t)x = mv(1 + x/v)
其中 x = 0 时,表示小球与墙壁发生完全弹性碰撞;当 x > 0 时,表示小球与墙壁发生非完全弹性碰撞。
总结:
在这个问题中,我们通过分析小球在与墙壁碰撞过程中的受力情况,得到了动量守恒定律的表达式。由于时间极短且没有能量损失,我们可以忽略墙壁对小球的弹力作用时间的影响,从而得到弹力系数 k 的表达式。最后,我们根据碰撞类型的不同,将 x 的值代入动量守恒定律的表达式中,得到了不同的守恒定律表达式。
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