高中物理的能量守恒定律知识点
高中物理的能量守恒定律知识点
高中物理的学习中会有很多关于守恒的定律，下面学习啦的小编将为大家带来能量守恒的定律介绍，希望能够帮助到大家。
高中物理的能量守恒定律介绍
能量守恒定律内容
能量守恒定律也称能的转化与守恒定律。
其内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体;在转化或转移的过程中，能量的总量不变。
高中物理都研究了哪些形式的能量?
研究能量守恒定律，要搞明白咱们主要研究哪些能量呢?
从解高中物理题的角度来分析，我们主要分析的是这五种形式的能量：
动能、弹性势能、重力势能、内能、电势能。
注：内能包括摩擦生热与焦耳热两种形式，高中不考磁能。动能、弹性势能、重力势能这三种形式能量之和称之为机械能。
当然，上述五种形式的能量，是力学与电磁学常考到的。
选修内容中的机械振动也是具有能量的，还有光子能量，核能等等，这些都不在本文讨论范围内，不过同学们需要知道，光电效应方程与波尔能级方程也都是能量守恒定律的推导。
能量守恒定律的公式
E1=E2
即，初始态的总能量，等于末态的总能量。
或者说，能量守恒定律，就是说上文提到的五种形式的能量之和是恒定的。
机械能守恒定律与能量守恒定律关系
机械能守恒定律是能的转化与守恒定律的特殊形式。两者大多都是针对系统进行分析的。
(1)在只有重力、弹力做功时，系统对应的只有动能、弹簧弹性势能、重力势能三种形式能量之间的变化。
(2)在有重力、弹簧弹力、静电场力、摩擦力、安培力等等，众多形式的力做功时，系统对应的有动能、弹簧弹性势能、重力势能、电势能、摩擦热、焦耳热等等众多形式的能量变化，而这些能量也是守恒的。
从上述对比中不难看出，机械能守恒是能量守恒的一种特例。
因此，在熟练掌握能的转化与守恒定律内容的基础上，我们可以使用能量守恒来解决机械能守恒的问题。
或者说，能量守恒掌握的非常棒了，我们就可以把机械能守恒忘掉了。
能量守恒定律的前提条件
问：什么情况下能用能量守恒定律解题?
回答，我们是建立在解物理题技巧的基础上的。
系统的能量，未必什么时候都守恒。当我们研究的系统，外界的力并没有对其做功(或外界力做功代数和为零)，且没有其他能量导入这个系统时(即没有热交换)，系统的总能量(各种形式能量和)是守恒的，这种情况下，我们才可以使用能量守恒定律解题。这时，系统内的能量，只是内部各组成部分能量的转移，或不同能量形式间的转化。
举个例子，牛顿第二定律验证实验中，小车及其装载的砝码，能量就不守恒。因为外界的拉力(托盘和砝码提供)在对这个系统做功，让其能量增加。
补充一句，在上述案例中，如果你认为拉力做的功，属于能量的注入，等于系统能量的增加量，也是可以的，这当然也算是能量守恒定律的推广式了。
能量守恒定律的推导
便于同学们更为深入的理解能量守恒，我们布置两道作业题，有兴趣的同学可以课下自己推导下。
(1)系统内存有摩擦力做功的能量守恒定律的推导过程
(2)安培力做功的能量守恒定律推导过程
能量守恒定律、动能定理与机械能守恒定律的解题使用
下面我把与能量守恒定律相关的公式(动能定理、机械能守恒)在解物理题题中的技巧，或者说，遇到问题的第一切入点进行系统的整理。如下：
(1)单独一个物体，或多个物体组成的整体(彼此没有相对运动)二话不说就先尝试动能定理。(注意动能定理的第二表达式，各个力做功代数和等于动能改变量，考这个公式的题更多。)
(2)题中有多个物体的运动过程，且满足只有重力、弹力做功，大部分情况下在考机械能守恒定律。
(3)摩擦力出现，一般否掉机械能守恒定律，考的十之八九是动能定理。要是设计多个物体，比如某个物块冲上木板车，还可能考能量守恒定律。
(4)常见的能量有五种，动能+重力势能+弹性势能+内能(摩擦热与焦耳热)+电势能。对高一学生而言，电势能还没学。能量守恒的表达式，就是这五种形式能量加起来是不变的。
(5)出现时间t和加速度a的问题，大多题，既不是考动能定理，也不是考机械能守恒，而是在考察牛顿动力学(牛二定律+直线运动三方程)。
(6)摩擦生热的公式是Q=μN△x，△x指的是相对位移。这个是Q的定义式，考试可以直接用。用在哪里?当然是能量守恒定律啦。
以上六句话，不是看了就理解的，就记住了，就会用了。搞懂这些，需要同学们课下好好品味下。而且，这些要点，还会延续、贯穿整个高考物理重要模块，特别是高二上学期要学到的静电场、磁场、电磁感应与交流电。
能量守恒定律的一些现象解释
(1)自然界中不同的能量形式与不同的运动形式相对应：物体运动具有机械能、分子运动具有内能、电荷
一种永动机的运动具有电能、原子核内部的运动具有原子能等等。
(2)不同形式的能量之间可以相互转化：“摩擦生热是通过克服摩擦做功将机械能转化为内能;水壶中的水沸腾时水蒸气对壶盖做功将壶盖顶起，表明内能转化为机械能;电流通过电热丝做功可将电能转化为内能等等”。这些实例说明了不同形式的能量之间可以相互转化，且是通过做功来完成的这一转化过程。
(3)某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等.某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等。
能量守恒定律的重要意义
能量守恒定律，是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。从物理、化学到地质、生物，大到宇宙天体。小到原子核内部，只要有能量转化，就一定服从能量守恒定律。
从日常生活到科学研究、工程技术，这一规律都发挥着重要的作用。人类对各种能量，如煤、石油等燃料以及水能、风能、核能等的利用，都是通过能量转化来实现的。
能量守恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器。
力、功、能的关系
通过上文的分析，我们能更深入的理解能的转化与守恒定律。力与功、能息息相关。
各种不同的力，通过做功的过程，可以改变系统内不同形式的能量的大小。
高中物理动量守恒定律的知识点
动量守恒定律的内容
如果一个系统不受外力或所受外力的矢量和为零，那么这个系统的总动量保持不变，这个结论叫做动量守恒定律。
还可以表述为，当没有外界的力作用时，系统内部不同物体间动量相互交换，但总动量之和为固定值。
动量守恒定律是自然界中最重要最普遍的守恒定律之一，它既适用于宏观物体，也适用于微观粒子;既适用于低速运动物体，也适用于高速运动物体。
提醒同学们，动量也是矢量。如静止的铀核发生α衰变，反冲核和α粒子的动量的动量变化大小相同，方向相反，动量变化的矢量和是零，但两个动量在数量上都增大了。
动量守恒定律的公式
基本公式:m1v1+m2v2= m1v1′+m2v2′;此公式为两个物体动量守恒的表达式，多个物体碰撞可以写成：
m1v1+m2v2+……= m1v1′+m2v2′ +……
公式还可以写成p1+p2=p1′+p2′，或者Δp1+Δp2=0，Δp1=-Δp2(动量变化量守恒)
下面，我们来探究动量守恒定律的条件是什么?
动量守恒定律的条件
用一句话来说动量守恒的前提条件：在规定的方向上，系统不受“外力”。
这句话共有三个要素：1方向;2系统;3外力。
(1)关于方向的说明：
在探究动量是否守恒的时候，要首先明确方向，一般规定碰撞或运动所在的直线对应的方向(正负两个方向均可)。
(2)对“外力”的理解：
这个“外力”指的是“外界的力”，与研究系统内部的力无关，什么是内部的力呢?举个例子，比如两个人在理想冰面互推的“推力”，等等。而外力呢?对于这两个人来说，墙给某个人的力就是(这个系统)外界的力。
(3)系统的说明：
使用动量守恒定律，必须是两个或两个以上的物体构成的系统，或者爆破为两个物体的整体。总之一句话，我们研究动量的对象是多个物体组成的系统。
(4)需要记忆的动量守恒定律模型：
给大家一个总结:“光滑面两球相撞”、“冰面互推”、“两个弹簧链接的物体”、“斜面上滑动小物块”、“子弹射入木块”、“火箭发射”、“人在船面上走动”、“二起脚空中爆破”、“粒子裂变”等。
严格意义上来说，动量守恒定律的条件有如下四个，满足其中之一系统动量守恒：
(1)系统不受外力或者所受外力之和为零;
(2)系统受外力，但外力远小于内力，可以忽略不计;(子弹打木块、列车撞接等。)
(3)系统在某一个方向上所受的合外力为零，则该方向上满足动量守恒定律。(物块沿斜面下滑不计任何摩擦力时，水平方向动量守恒。)
(4)全过程的某一阶段系统受的合外力为零，则该阶段系统满足动量守恒定律。
如果你仔细研究的话，就会发现，这句话：在规定的方向上，系统不受“外力”，对动量守恒定律前提条件的总结很到位吧。
关于动量是否守恒的一个思考题
如图所示，质量分别为m和2m的物体A与B中间用弹簧连接(焊接)，放置于光滑地面的墙角处，用力把B向左推，使得弹簧具有E的弹性势能，并保持B处于静止，然后撤去外力，问A离开墙后弹簧所具有的最大弹性势能为多少?
大家可以做一下这个题。在解决这个问题的时候，首先要高明白的就是，在各个运动过程中，动量是否守恒?
推论:质点系的内力不能改变质心的运动状态
动量问题是力学的重要难点之一。
动量守恒还有一个推论：一个质点系的内力不能改变质心的运动状态。这个推论包含如下的三层含义：
(1)若一个质点系的质点原来是不动的，那么在无外力作用的条件下，这个质心的位置不变。
(2)若一个质点系的质心原来是运动的，那么在无外力作用的条件下，这个质点系的质心将以原来的速度做匀速直线运动。
(3)若一个质点在某一外力作用下做某种运动，那么内力不改变质心的这种运动，比如原某以物体做抛体运动时，突然炸成两块，那么这两块物体的质心仍然继续做原来的抛体运动。这种情况就是导弹在空中爆破的动力学分析问题了。
系统质心位置不变的问题，常考的是船在水中，人在船上走的运动模型。同学们可以结合一些题，来验证上述结论。
弹性碰撞的结论
碰撞的问题总是用动量守恒定律来解决。在很多考题中，我们总是会遇到弹性碰撞的概念。
什么是弹性碰撞呢?弹性碰撞指的是两个物体碰撞过程中没有能量损失的碰撞过程。这样的碰撞实际上是一种理想模型。
弹性碰撞中满足机械能守恒(水平面内重力势能没有改变即简化为动能守恒)，也满足动量守恒，其结论我们整理如下：
上述的结论，我们物理网的编辑并不建议同学们记住。不过是怎么推导过来的，用的是哪些方程，同学们要牢记。
动量守恒定律实验
当系统不受外力或所受合外力为零时，系统的动量守恒，但在处理碰撞一类的问题时，也认为系统的动量守恒，因为在此过程中，虽然系统所受合外力不为零，但此时系统内力远大于系统的外力，外力可忽略，近似认为系统动量守恒，这种做法是否正确，尚需进一步的实践证明，下面我们用实验来研究这个问题：动量守恒定律实验的验证。
动量守恒定律实验实验原理
验证公式：m1·OP=m1·OM +m2·ON
验证公式的推导过程;即为什么上述式子成立就说明系统的动量守恒了。下面是具体的推导过程。
让质量较大的小球m1从斜槽上滚下，与放在斜槽末端的质量较小的小球m2发生正碰，碰前m1的入射速度为υ1，两球总动量为m1υ1.碰撞后，入射小球m1的速度为υ1′，被碰小球m2的速度为υ2′，两球总动量为队m1υ1′+m2υ2′，根据动量守恒定律，应有
m1υ1=m1υ1+m2υ2
如果测出两球的质量m1和m2及两球在碰撞前后的速度υ1、υ1′、υ2′，代入上式，就可以验证动量是否守恒.
用天平可测出两球质量m1、m2.
用平抛运动知识可以测出其速度：因它们下落的高度相同，故飞行时间相同，设为t，则它们飞行的水平距离s=υt，在图中有
OP=υ1t……① OM=υ1′t ……② ON=υ2′t ……③
如果实验中测得的m1、m2，OP、OM、ON满足关系
m1·OP=m1·OM +m2·ON
把①②③代入上式后消去t可得到mυ1= m1υ1′+ m2υ2′
就验证了动量守恒定律。
其中，公式m1·OP=m1·OM +m2·ON使我们要验证的主要公式。
动量守恒定律实验注意事项
多次测量确定小球平均落点的方法
(1)先不放上被碰小球，让入射小球从斜槽上某一高度处滚下，重复10次，用尽可能小的圆把所有小球落点圈在里面，圆心P(如图8.6-1所示)就是小球落点的平均位置;
(2)把被碰小球放在斜槽前端边缘处，让入射小球从原来的高度滚下，使它们发生碰撞，重复10次，用上述方法找出碰后入射球平均落点位置M和被碰小球平均落点位置N;
(3)要调节好实验装置，使固定在桌边的斜槽末端点的切线水平，使小支柱与槽口间距离等于小球直径，而且两球相碰时处在同一高度，碰撞后的速度方向在同一直线上;
(4)应使入射小球的质量大于被碰小球的质量;
(5)应使入射小球每次从槽上相同位置由静止滚下.可在斜槽上适当高度处固定一挡板，使小球靠着挡板，然后释放小球;
(6)白纸铺好后不能移动。
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