應用兩個守恒定律分析解決物理問題

董鎖平

摘要：兩個守恒定律指的是動量守恒定律與能量守恒定律兩大定律，它們是物理學的基本守恒定律，而在力學的角度上來看，能量守恒定律則表現為機械能守恒定律，它們在物理學中得到廣泛的運用。本文將從兩大定律在物理學中的應用進行研究，探索兩大定律的奧秘。

關鍵詞：動量守恒；機械能守恒；能量守恒；物理學；應用

前言：作為人類認識與探索自然的基本規律，動量守恒定律與能量守恒定律在物理學中得到了廣泛的應用。一般來說，物理學研究與探索問題的基本方法之一就是從“守恒”的角度出發的，像我們常見的質量、動量、機械能等守恒都屬于是物理學現象中的守恒定律的體現。本文將充如何運用機械能與動量守恒定律解決物理學的問題的角度進行立意。幫助學生學會應用守恒定律去解決實際的問題[1]。

1.機械能守恒定律

1.1機械能守恒的含義

在只有重力和彈力做功的系統內，動能和勢能（包括重力勢能和彈性勢能）可以相互轉化，而總的機械能保持不變，這個結論稱為機械能守恒定律。

一般來說，在物力學課本上出現的機械能守恒，都是強調以“某個物體”的形式出現，而不是強調以“系統”的形式出現。其原因就是人們在考慮實際問題的時候，習慣性的把某一系統所具有的特性，簡單的概括為：某一具體物體所具有的特性，主要是為了方便進行研究與探索，這就要求我們對機械能守恒的含義有明確的理解，只有這樣才能更好的運用它解決更多的物理學問題。

1.2機械能守恒定律的應用條件

可以說，機械能守恒定律在解決力學問題上做出了很大的貢獻，凸顯出其在物理力學方面的重要性，但是，由于在物理力學的定律的成立都是具有一定前提條件的，所以說，機械能守恒定律的成立是有一定的前提條件的，在這一點上機械能守恒定律與其它的物理學定律是一樣的。

機械能守恒定律的結論，是在只有系統內的重力和彈力做功時才能成立的，換言之，就是在整個系統中只允許這兩種力做功，除此以外的其它力均不可以做功，否則系統將不能保持守恒，也就不再是守恒定律了。

簡言之，機械能守恒定律的適用條件可用下面三種等效的說法概括：其一是只有重力（或彈力）做功；其二是除重力外，其它力做功的代數和為零；其三是被研究系統與外界沒有能量交換，且系統內部沒有機械能與其它形式能的轉化。

1.3機械能守恒應用的要點

1.3.1選取正確的研究對象

在運用機械能守恒定律解決物力問題的時候，不可以像使用其它的物理學定律一樣，將實驗的對象的選擇具體到某一物體，而是要選擇一個系統，因為機械能守恒定律所需要研究的重力勢能與彈性勢能不是某一具體事物所具有的，而是屬于一個系統所具有的。因此，在運用機械能解決物理學中的問題的時候，一定要選擇正確的研究對象，避免做無用功。

1.3.2靈活的選取零勢力的位置

因為在建立守恒方程時常需勢能表達方式，重力勢能常選地面、物體的初態位置或物體的末態位置為零位置，彈性勢能一般都選彈簧保持原長時的位置為零勢能位置。因此，在進行試驗是，要求能夠靈活的找出零勢力的位置，方便解決問題。

2.動能守恒定律

2.1動能守恒定律的含義

相互作用的物體系，如果不受外力作用，它們的總動量保持不變，這個結論叫做動量守恒定律。具體可以解釋為：當兩個或者兩個以上的物體相互作用時，如果不受外力或者受到所要研究的系統之外力量的作用力為零時，相互作用以后的總動量與相互作用以前的總動量。

2.2動能守恒的應用條件

在物理學中，運用動能守恒定律進行實驗時，所要達到的條件就是選擇實驗系統不受外力的作用，但實際上，不受外力影響的系統是不存在的，所以，只要是選擇的系統所受的綜合外力為零的話，那么，就算是這個系統已經符合動能守恒定律的條件了。但是在實際情況中，系統所受的綜合外力為零的情況并不多見，可以說這是一種很苛刻的條件，因此，在物理學中應用動量守恒定律時，就會主動的去忽略外力對其產生的作用。

3.兩個守恒定律在物理學中的應用

3.1碰撞問題

在物理學中，解決大多數的碰撞問題都是運用動能的守恒定律因為碰撞現象具有作用時間極短、相互作用力很大的特點。其中，所運用的能量方法是：碰撞后系統機械能不可能增加，只能保持不變（彈性相撞）或有一定數量的減小（非彈性碰撞）[3]。

3.2摩擦生熱的問題

在物理學現象中，涉及到運動過程的問題時，一般都會產生摩擦生熱的問題，那么運用能量守恒定律和功能關系處理這類問題是最常見的方式方法。

解決這類問題的關鍵就是要掌握和理解好相應的公式，并能熟練的將其運用到解決實際問題中去。

4.守恒定律在物理教學上的重要意義

在物理學范疇里，機械能守恒定律與動能守恒定律是人們認識與探究自然界的基本規律，是認識與探索自然的敲門磚，更是解決實際物力問題的有效工具。物理學是一門從實際出發的學科，注重對嚴厲的實踐與運用，力求運用已有的理論知識探索發現我們所未知的自然界的奧秘，機械能是守恒定律與動能守恒定律作為守恒定律的兩大基本定律，就是物理學研究者手中最有力的利器，他們將這兩大基本定律更加廣泛的運用的物理學的各個領域中，創造出了許多有時代意義的時刻[4]。

結論：總之，在物理學的領域，無論是教學還是進行物理實驗研究，機械能守恒定律與動能守恒定律發揮著舉足輕重的作用，因此，如果想要在物理學上取得一定的成果，所以，就要熟練的掌握這兩大基本定律，并且能運用其解決在物理實際問題，以基本定律為工具，物理學為基礎，探究自然界的奧秘。

參考文獻：

[1]楊曉玲.兩個守恒定律在解決物理問題中的應用[J].呂梁教育學院學報，2015，22（2）：49-50.

[2]樓曉強.大兩個能量守恒定律在競賽試題求解中的應用[J].中學物理教學參考，1994，11：40-42.

[3]吳群興.解決碰撞問題應注意的兩個定律—機械能守恒定律和動量守恒定律

[J].當代電大（理工），1995，1：93-94.

[4]吳時桑.高中物力兩個力學守恒的盧教學中的幾個問題[J].麗水師專學報（自然科學版），1989，10（2）：61-63