应用两个守恒定律分析解决物理问题

董锁平

摘要：两个守恒定律指的是动量守恒定律与能量守恒定律两大定律，它们是物理学的基本守恒定律，而在力学的角度上来看，能量守恒定律则表现为机械能守恒定律，它们在物理学中得到广泛的运用。本文将从两大定律在物理学中的应用进行研究，探索两大定律的奥秘。

关键词：动量守恒；机械能守恒；能量守恒；物理学；应用

前言：作为人类认识与探索自然的基本规律，动量守恒定律与能量守恒定律在物理学中得到了广泛的应用。一般来说，物理学研究与探索问题的基本方法之一就是从“守恒”的角度出发的，像我们常见的质量、动量、机械能等守恒都属于是物理学现象中的守恒定律的体现。本文将充如何运用机械能与动量守恒定律解决物理学的问题的角度进行立意。帮助学生学会应用守恒定律去解决实际的问题[1]。

1.机械能守恒定律

1.1机械能守恒的含义

在只有重力和弹力做功的系统内，动能和势能（包括重力势能和弹性势能）可以相互转化，而总的机械能保持不变，这个结论称为机械能守恒定律。

一般来说，在物力学课本上出现的机械能守恒，都是强调以“某个物体”的形式出现，而不是强调以“系统”的形式出现。其原因就是人们在考虑实际问题的时候，习惯性的把某一系统所具有的特性，简单的概括为：某一具体物体所具有的特性，主要是为了方便进行研究与探索，这就要求我们对机械能守恒的含义有明确的理解，只有这样才能更好的运用它解决更多的物理学问题。

1.2机械能守恒定律的应用条件

可以说，机械能守恒定律在解决力学问题上做出了很大的贡献，凸显出其在物理力学方面的重要性，但是，由于在物理力学的定律的成立都是具有一定前提条件的，所以说，机械能守恒定律的成立是有一定的前提条件的，在这一点上机械能守恒定律与其它的物理学定律是一样的。

机械能守恒定律的结论，是在只有系统内的重力和弹力做功时才能成立的，换言之，就是在整个系统中只允许这两种力做功，除此以外的其它力均不可以做功，否则系统将不能保持守恒，也就不再是守恒定律了。

简言之，机械能守恒定律的适用条件可用下面三种等效的说法概括：其一是只有重力（或弹力）做功；其二是除重力外，其它力做功的代数和为零；其三是被研究系统与外界没有能量交换，且系统内部没有机械能与其它形式能的转化。

1.3机械能守恒应用的要点

1.3.1选取正确的研究对象

在运用机械能守恒定律解决物力问题的时候，不可以像使用其它的物理学定律一样，将实验的对象的选择具体到某一物体，而是要选择一个系统，因为机械能守恒定律所需要研究的重力势能与弹性势能不是某一具体事物所具有的，而是属于一个系统所具有的。因此，在运用机械能解决物理学中的问题的时候，一定要选择正确的研究对象，避免做无用功。

1.3.2灵活的选取零势力的位置

因为在建立守恒方程时常需势能表达方式，重力势能常选地面、物体的初态位置或物体的末态位置为零位置，弹性势能一般都选弹簧保持原长时的位置为零势能位置。因此，在进行试验是，要求能够灵活的找出零势力的位置，方便解决问题。

2.动能守恒定律

2.1动能守恒定律的含义

相互作用的物体系，如果不受外力作用，它们的总动量保持不变，这个结论叫做动量守恒定律。具体可以解释为：当两个或者两个以上的物体相互作用时，如果不受外力或者受到所要研究的系统之外力量的作用力为零时，相互作用以后的总动量与相互作用以前的总动量。

2.2动能守恒的应用条件

在物理学中，运用动能守恒定律进行实验时，所要达到的条件就是选择实验系统不受外力的作用，但实际上，不受外力影响的系统是不存在的，所以，只要是选择的系统所受的综合外力为零的话，那么，就算是这个系统已经符合动能守恒定律的条件了。但是在实际情况中，系统所受的综合外力为零的情况并不多见，可以说这是一种很苛刻的条件，因此，在物理学中应用动量守恒定律时，就会主动的去忽略外力对其产生的作用。

3.两个守恒定律在物理学中的应用

3.1碰撞问题

在物理学中，解决大多数的碰撞问题都是运用动能的守恒定律因为碰撞现象具有作用时间极短、相互作用力很大的特点。其中，所运用的能量方法是：碰撞后系统机械能不可能增加，只能保持不变（弹性相撞）或有一定数量的减小（非弹性碰撞）[3]。

3.2摩擦生热的问题

在物理学现象中，涉及到运动过程的问题时，一般都会产生摩擦生热的问题，那么运用能量守恒定律和功能关系处理这类问题是最常见的方式方法。

解决这类问题的关键就是要掌握和理解好相应的公式，并能熟练的将其运用到解决实际问题中去。

4.守恒定律在物理教学上的重要意义

在物理学范畴里，机械能守恒定律与动能守恒定律是人们认识与探究自然界的基本规律，是认识与探索自然的敲门砖，更是解决实际物力问题的有效工具。物理学是一门从实际出发的学科，注重对严厉的实践与运用，力求运用已有的理论知识探索发现我们所未知的自然界的奥秘，机械能是守恒定律与动能守恒定律作为守恒定律的两大基本定律，就是物理学研究者手中最有力的利器，他们将这两大基本定律更加广泛的运用的物理学的各个领域中，创造出了许多有时代意义的时刻[4]。

结论：总之，在物理学的领域，无论是教学还是进行物理实验研究，机械能守恒定律与动能守恒定律发挥着举足轻重的作用，因此，如果想要在物理学上取得一定的成果，所以，就要熟练的掌握这两大基本定律，并且能运用其解决在物理实际问题，以基本定律为工具，物理学为基础，探究自然界的奥秘。

参考文献：

[1]杨晓玲.两个守恒定律在解决物理问题中的应用[J].吕梁教育学院学报，2015，22（2）：49-50.

[2]楼晓强.大两个能量守恒定律在竞赛试题求解中的应用[J].中学物理教学参考，1994，11：40-42.

[3]吴群兴.解决碰撞问题应注意的两个定律—机械能守恒定律和动量守恒定律

[J].当代电大（理工），1995，1：93-94.

[4]吴时桑.高中物力两个力学守恒的卢教学中的几个问题[J].丽水师专学报（自然科学版），1989，10（2）：61-63