2012【优化方案】精品课件：物理选修3-5（配粤教）第1章第五节

(共31张PPT)
第五节　自然界中的守恒定律
课前自主学案
核心要点突破
课标定位
课堂互动讲练
第五节
知能优化训练
课标定位
学习目标：1.知道守恒定律在自然界中普遍存在，知道什么是对称和对称性，对称和守恒定律的关系．
2．知道能量守恒、动量守恒、质量守恒三大定律，正确地理解以上三大定律．
重点难点：利用守恒定律分析解决实际问题．
课前自主学案
一、守恒与不变
1．能量守恒：能量是物理学中最重要的物理量之一，而且具有多种多样的形式，各种形式的能量可以相互转化，但总能量____．可以说，能量的守恒是最重要的守恒形式．
2．动量守恒：动量守恒定律通常是对相互作用的物质所构成的系统而言的．适用于任何形式的运动，因此常用来推断系统在发生碰撞前后运动状态的变化．事实上，动量守恒定律与碰撞过程的具体细节无关这一点是很重要的．
不变
二、守恒与对称
　所谓对称，其本质也是具有某种______．
物理规律的每一种对称性(即不变性)通常都相应于一种守恒定律．对称和守恒这两个重要概念是紧密地联系在一起的．
不变性
思考感悟
在中学物理中，我们学过的守恒定律都有哪些？
提示：三大守恒定律(质量、能量、动量)、机械能守恒定律、电荷守恒定律等．
核心要点突破
一、守恒与不变
1．守恒与不变
物质世界三大守恒定律是物质、能量、动量三个方面．
(1)各种形式的能量可以相互转化但总能量不变，可以说能量守恒是最重要的守恒形式．
(2)动量守恒通常是对相互作用的物体所构成的系统而言的，适用于任何形式的运动.
在中学物理中，我们学过的守恒定律有：机械能守恒定律、动量守恒定律、电荷守恒定律、质量守恒定律、能量守恒定律等．守恒定律中所涉及的守恒量的形式可以改变，但它既不会凭空产生，也不会消失掉，无论何时，如果这个守恒的量在某个地方有所增加，那么在系统的另一个地方一定有相同数量的减少．
2．守恒定律的本质
物理学中各种各样的守恒定律，本质上就是某种物理量保持不变，例如能量守恒对应着某种时间变换中的不变性；动量守恒则是对应着某种空间变换下的不变性；与转动变换不变性对应的是角动量守恒；与空间反射(镜像)操作不变性对应的是宇称守恒．因此，守恒定律其实正是自然界和谐统一规律的体现，这种和谐的规律以数学的形式表现出来，向人们展现出自然科学理论的美学价值．
3．守恒定律的意义
在符合守恒条件时，可以不分析系统内相互作用过程的细节，而对系统的变化状态或一些问题作出判断，这是守恒定律的特点和优点．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
(双选)(2011年济南模拟)一陨石自高空落到山谷中，有一目击者，他先是看到火光，随后听到巨大声响，最后他走到陨石旁用手摸了摸陨石，感觉烫手．就上述现象所得出的下列认识中正确的是(　　)
A．陨石的动量消失了，转化为声、光、热等形式的能量
B．陨石的动量消失了，这表明陨石与地球碰撞中动量不守恒
C．陨石与地球碰撞中动量是守恒的，陨石的动量传递给了地球
D．陨石与地球碰撞中，陨石的机械能转化声、光、热等形式的能量
解析：选CD.动量不可能转化为能量A项错误；陨石在与地球碰撞的过程中内力远大于外力，动量守恒，陨石的动量没有消失，而是传递给了地球，B项错误，C项正确；碰撞过程中陨石的机械能转化为声、光、热等形式的能量，D项正确．
二、守恒与对称
1．对称性的概念最初来源于生活．在艺术、建筑等领域中，所谓“对称”，通常是指左右对称．人体本身就有近似左和右的对称性．各类建筑，特别是古代建筑都较有对称性，概念是逐步发展的，今天它已具有十分广泛的含义．
2．另一类对称性是物理定律的对称性，它是经过一定的操作后，物理定律的形式保持不变．因此物理定律的对称性又叫不变性，这类对称性在物理学中具有更深刻的意义．
(1)物理定律的空间平移对称性．设想我们在空间某处做一个物理实验，然后将该套实验平移到另一处．如果给以同样的起始条件，实验将会以完全相同的方式进行．这说明物理定律没有因平移而发生变化，这就是物理定律的空间平移对称性．它表明空间各处对物理定律是一样的，所以又叫做空间均匀性．
(2)物理定律的转动对称性．如果在空间某处做实验后，把整套仪器转一个角度，则在相同的起始条件下，实验也会以完全相同的方式进行．这说明物理定律并没有因转动而发生变化，这就是物理定律的转动对称性．它表明空间的各个方向对物理定律是一样的，所以又叫做空间的各向同性．
(3)物理定律的时间平移对称性．如果我们用一套仪器做实验，该实验进行的方式或秩序是和此实验开始的时刻无关的，无论在什么时候开始做实验，我们都能得到完全一样的结果．这个事实表示了物理定律的时间平移的对称性．
课堂互动讲练
动量守恒和机械能守恒
(单选)一颗子弹水平射入置于光滑水平面上的木块A中，并留在其中，A、B用一根弹性良好的轻质弹簧连在一起，如图1－5－1所示．则在子弹打中木块A及弹簧被压缩的过程中，对子弹、两木块和弹簧组成的系统(　　)
例1
图1－5－1
A．动量守恒、机械能守恒
B．动量不守恒、机械能守恒
C．动量守恒、机械能不守恒
D．无法判断动量、机械能是否守恒
【思路点拨】　要正确理解机械能的守恒条件：(1)只有重力(或弹力)做功；(2)受其他力，但其他力不做功或其他力做功为零．
【自主解答】　由于子弹打入木块及压缩弹簧的整个过程中，系统所受的合外力等于零，则系统的动量守恒，由于子弹在打入木块过程中与木块间的阻力做功，使机械能的一部分转化为内能，所以系统机械能不守恒．
【答案】　C
变式训练　如图1－5－2所示，A、B两个木块用弹簧连接，它们静止在光滑水平面上，A和B的质量分别是99m和100m.一颗质量为m的子弹以速度v0水平射入木块A内没有穿出，在后来的过程中弹簧弹性势能的最大值是多大？
图1－5－2
动量守恒和能量守恒
(双选)(2011年高考大纲全国卷)质量为M、内壁间距为L的箱子静止于光滑的水平面上，箱子中间有一质量为m的小物块，小物块与箱子底板间的动摩擦因数为μ.初始时小物块停在箱子正中间，如图1－5－3所示．现给小物块一水平向右的初速度v，小物块与箱壁碰撞N次后恰又回到箱子正中间，并与箱子保持相对静止．设碰撞都是弹性的，则整个过程中，系统损失的动能为(　　)
例2
图1－5－3
【答案】　BD
【方法总结】　本题考查动量守恒定律、能量守恒定律及摩擦内能的决定因素等知识．对物体受力分析和物理过程的分析以及确定始、末状态是解决此类问题的关键．
知能优化训练
本部分内容讲解结束
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