動量守恒定律精選(九篇)
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第1篇：動量守恒定律范文
動量守恒定律成立的條件：①系統(tǒng)不受外力或者所受外力之和為零；②系統(tǒng)受外力，但外力遠小于內(nèi)力，可以忽略不計；③系統(tǒng)在某一方向上不受外力或者所受的外力分量之和為零，則該方向上分動量守恒。④全過程的某一階段符合以上條件之一，則該階段動量守恒。
動量守恒定律常應(yīng)用于碰撞、爆炸、反沖等類問題，碰撞、爆炸類問題的共同特點是：物體間的相互作用突然發(fā)生，作用時間很短，相互作用的內(nèi)力遠大于系統(tǒng)所受的外力，此時外力的影響可以忽略不計，可以應(yīng)用動量守恒定律。噴氣式飛機、火箭等都是利用反沖運動的實例，在反沖現(xiàn)象問題中，系統(tǒng)的動量守恒。
類型一 碰撞類問題
例1 如下圖所示，光滑水平地面上有大小相同的a、b兩球在同一條直線上運動。兩球質(zhì)量關(guān)系為mb＝2ma，規(guī)定向右為正方向，a、b兩球的動量均為6 kg•m/s，運動中兩球發(fā)生碰撞，碰撞后a球的動量增量為－4 kg•m/s。則（ ）。
a. 左方是a球，碰撞后a、b兩球速度大小之比為2∶5
b. 左方是a球，碰撞后a、b兩球速度大小之比為1∶10
c. 右方是a球，碰撞后a、b兩球速度大小之比為2∶5
d. 右方是a球，碰撞后a、b兩球速度大小之比為1∶10
思路 根據(jù)所規(guī)定的正方向及a、b兩球碰撞前的動量，可確定a球位置。根據(jù)a球動量變化和動量守恒定律可求得碰撞后a、b兩球的動量，然后求出碰撞后a、b兩球速度大小之比。
解析 因為a、b兩球的初動量均大于零，所以a、b兩球碰撞前均向右運動，由于碰撞前a的速度大于b的速度，因此過程是a球追上b球發(fā)生碰撞，所以a球在左方。
碰撞后，a球的動量增量為－4 kg•m/s，
根據(jù)動量守恒定律可知，碰撞后，b球的動量增量為4 kg•m/s，
所以碰撞后a球的動量為2 kg•m/s，b球的動量為10 kg•m/s，即
mava＝2 kg•m/s，mbvb＝10 kg•m/s，且mb＝2ma，則va∶vb＝2∶5。答案選a。
點評 動量守恒定律是矢量式，解題時應(yīng)遵循以下原則：先選定正方向，與正方向相同的矢量取正號，與正方向相反的矢量取負號；未知矢量設(shè)定為正號，求出的結(jié)果若大于零，則與正方向相同，若小于零則與正方向相反。
本題中規(guī)定向右為正方向，a、b兩球碰撞前動量均大于零，表明a、b兩球碰撞前均向右運動，認識到這點，對解決本題起著至關(guān)重要的作用。
類型二 人船模型類問題
例2 如下圖所示，質(zhì)量為m的人站在質(zhì)量為m、長為l的靜止小船的左端，若不計水的阻力。當(dāng)他從船的左端走到右端時，人和船對地面的位移大小各是多少？
思路 人和船組成的系統(tǒng)動量守恒，建立人、船相對地面移動的距離與船長之間的關(guān)系聯(lián)立方程求解。
第2篇：動量守恒定律范文
關(guān)鍵詞：氣墊導(dǎo)軌 碰撞 動量守恒定律
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：C DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2013.21.153
“驗證動量守恒定律”是人民教育出版社選修3-5第十六章第二節(jié)的內(nèi)容，本實驗是高中物理中考查的驗證性實驗之一。在近幾年的高考中都有出現(xiàn)。
在普通物理新課程標準中對這一部分有所界定。課標要求一共有三點，分別為：
第一，探究物體彈性碰撞的一些特點。知道彈性碰撞和非彈性碰撞。
可以通過光滑水平面上或氣墊導(dǎo)軌上物體的碰撞來學(xué)習(xí)彈性碰撞，也可以通過頻閃照片的分析來學(xué)習(xí)。關(guān)于彈性碰撞和非彈性碰撞，學(xué)生知道以是否有機械能的損失來區(qū)分就可以了，不比設(shè)計能量損失的多少。
第二，通過實驗，理解動量和動量守恒定律，能用動量守恒定律定性分析一維碰撞問題。知道動量守恒定律的普遍意義。
盡管能夠把力與質(zhì)量、加速度的關(guān)系式變形來得到動量定理，進而得到動量守恒定律，但是由于這個定律的普遍性和獨立性，標準要求直接通過實驗來學(xué)習(xí)它。關(guān)于動量守恒定律，要求是較高的“理解”層次，應(yīng)該能夠在不同的情境中應(yīng)用。
要求用動量守恒定律分析一維碰撞問題和反沖運動?？梢詫W(xué)習(xí)“系統(tǒng)”概念。
第三，通過物理學(xué)中的動量守恒定律，體會自然界的和諧和統(tǒng)一。
這條標準是對情感方面的要求。要求達到這樣的要求，一是要明白相對論結(jié)論的含義，二是要知道建立的過程，即舊的理論遇到了什么問題，是怎樣解決的，新的理論怎樣得到了實驗和觀測的支持。
在活動建議中，制作水火箭是一項成熟的課外活動，所用材料簡單，成功率高，應(yīng)該做一做。
氣墊導(dǎo)軌（簡稱氣軌）是實驗室常用的力學(xué)實驗裝置。在物理學(xué)中有很多實驗都應(yīng)用到，比如說驗證力與加速度、質(zhì)量的關(guān)系即牛頓第二定律；驗證機械能守恒定律等實驗。在氣軌上研究各種碰撞情況是很有趣的，對深刻理解動量守恒定律是很有幫助的。若物體系所受合外力在某個方向的分量為零，則該物體系在這個方向上的總動量守恒。則理論上m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'其中v1為m1的碰前的速度，v1'為m1碰后的速度，v2為m2碰前的速度，v2'為m2碰后的速度。本實驗研究驗證兩滑塊從不同方向運動相碰的動量守恒定律。
本實驗采取兩質(zhì)量相等的滑塊，在誤差允許的范圍內(nèi)只需看速度差值即可，便于實驗研究觀察。
實驗數(shù)據(jù)如下：
其中擋光片的距離為1cm，兩個擋光片之間的距離為21.8cm，m1=m2=（228+50）g=278g
表一：
[[兩光電門之間的距離cm＼&m1的速度V1 cm/s＼&m2的速度v2cm/s＼&v1'的速度cm/s＼&v2'的速度cm/s＼&v1-- v2
cm/s＼&v1'-v2'
cm/s＼&v
cm/s＼&v
m/s＼&29.5＼&60.50＼&71.17＼&62.97＼&57.50＼&10.67＼&5.47＼&5.20＼&0.0520＼&69.11＼&91.07＼&79.81＼&64.64＼&21.96＼&15.16＼&6.80＼&0.0680＼&56.79＼&75.41＼&67.93＼&55.13＼&8.62＼&12.60＼&4.18＼&0.0418＼&]]
從這三組數(shù)據(jù)可看出在誤差允許的范圍內(nèi)，速度的差值并不是近似相等的，按照理論上氣墊導(dǎo)軌消除了固體間的摩擦阻力，在實驗時控制好條件，理論上在誤差允許的范圍內(nèi)應(yīng)該是守恒的，可為什么我們的實驗數(shù)據(jù)與理論不相符。
雖然氣軌運用了氣墊技術(shù)，在導(dǎo)軌表面和滑塊內(nèi)表面之間形成一薄層氣墊，將滑塊浮起，使其不與導(dǎo)軌表面接觸，不存在固體間的滑動摩擦阻力。但氣墊中空氣的粘滯摩擦阻力及周圍空氣對滑塊的阻力仍然存在，而這些摩擦阻力的大小與滑塊的速度、氣流的壓強、質(zhì)量等都有關(guān)系，且這些量都難以得到準確的控制。若體系所受合外力在某個方向的分量為零，則該體系在這個方向上的總動量守恒。但是當(dāng)在碰撞方向上合外力為零的條件不能滿足時，如何使其對實驗結(jié)果的影響減少到最低限度呢？這除了使滑塊在碰撞方向受到的合外力盡可能小，也就是使滑塊在水平時氣軌上運動時受到的摩擦阻力盡量小。比如，氣量要充足、穩(wěn)定，滑塊與氣軌表面密合 程度要良好等。同時為了使合外力作用的時間盡可能短，應(yīng)該讓光電門的位置盡量靠近碰撞地點，也就是盡可能地記錄下兩滑塊碰撞前和碰撞后的一瞬間的速度。
應(yīng)該讓光電門的位置盡量靠近碰撞地點，那就需要控制好兩個光電門之間的距離，這個距離到底是多少才是最恰當(dāng)合適的？針對這一問題本人做了如下實驗。
實驗數(shù)據(jù)如下：
其中擋光片的距離為1cm，兩個擋光片之間的距離為21.8cm，m1=m2=（228+50）g=278g
表二：
[[兩光電門之間的距離cm＼&m1的速度v1 cm/s＼&m2的速度v2cm/s＼&v1'的速度cm/s＼&v2'的速度cm/s＼&v1-- v2
cm/s＼&v1'-v2'
cm/s＼&v
cm/s＼&v
m/s＼&26＼&103.84＼&117.51＼&95.51＼&96.71＼&17.39＼&28.51＼&11.12＼&0.1112＼&118.91＼&101.52＼&84.46＼&112.61＼&17.39＼&28.51＼&11.12＼&0.1112＼&27＼&90.66＼&97.85＼&84.89＼&81.17＼&7.19＼&3.72＼&3.47＼&0.0347＼&98.62＼&92.94＼&79.24＼&90.09＼&5.68＼&10.85＼&15.63＼&0.1563＼&28＼&88.18＼&100.70＼&80.91＼&82.24＼&12.52＼&-1.33＼&13.85＼&0.1385＼&92.42＼&94.43＼&79.62＼&86.13＼&2.01＼&-6.05＼&8.52＼&0.0852＼&29＼&57.11＼&73.80＼&64.47＼&54.02＼&16.69＼&10.45＼&6.24＼&0.0624＼&100.30＼&105.93＼&83.33＼&85.18＼&5.63＼&-1.85＼&7.48＼&0.0748＼&56.59＼&70.72＼&63.85＼&53.33＼&4.13＼&10.52＼&6.39＼&0.0639＼&62.23＼&71.58＼&62.62＼&59.52＼&9.35＼&3.10＼&6.25＼&0.0625＼&78.80＼&98.72＼&79.43＼&68.68＼&9.92＼&3.65＼&6.27＼&0.0627＼&29.5＼&60.50＼&71.17＼&62.97＼&57.50＼&10.67＼&5.47＼&5.20＼&0.0520＼&69.11＼&91.07＼&79.81＼&64.64＼&21.96＼&15.16＼&6.80＼&0.0680＼&56.79＼&75.41＼&67.93＼&55.13＼&8.62＼&12.60＼&4.18＼&0.0418＼&30＼&78.62＼&87.72＼&73.15＼&72.15＼&9.16＼&1.00＼&8.16＼&0.0816＼&88.11＼&90.05＼&73.42＼&81.77＼&2.39＼&-8.35＼&10.74＼&0.1074＼&31＼&79.37＼&75.13＼&57.54＼&75.08＼&4.24＼&-17.54＼&21.78＼&0.2178＼&75.13＼&68.07＼&50.48＼&70.03＼&7.00＼&19.55＼&12.55＼&0.1255＼&]]
實驗結(jié)論：通過以上實驗數(shù)據(jù)分析，在誤差允許的范圍內(nèi)，擋光片的距離為1cm，兩個擋光片之間的距離為21.8cm，兩光電門之間的距離為29cm時，此時兩滑塊在光電門碰撞的速度恰好是計時器記錄的速度，驗證動量守恒定律是比較恰當(dāng)?shù)摹?/p>
實驗分析：
實驗步驟：
①用物理天平稱量兩滑塊的質(zhì)量m1 ，m2；
②調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平，使計時器進入工作狀態(tài)；
③確定光電門之間的距離為29.5cm，將滑塊m1 ，m2放置在兩端的一定距離，使兩滑塊m1 ，m2處于靜止?fàn)顟B(tài)。
④用手分別輕輕推動兩滑塊m1 ，m2使其相碰，計時器分別記錄下v1、v2、v1'、v2'的速度，填入表一中；
⑤重復(fù)三次此情況來驗證動量守恒。
⑥改變兩光電門之間的距離，重復(fù)以上實驗步驟，把數(shù)據(jù)填入表二中。
誤差的分析如下。
①氣墊導(dǎo)軌無法調(diào)節(jié)到完全水平，使實驗存在誤差；
②導(dǎo)軌存在一定的摩擦力，影響實驗數(shù)據(jù)；
③滑塊質(zhì)量用物理天平稱量不夠精確；
④導(dǎo)軌時間長老化，不夠精確；
⑤計時器本身有一定的反應(yīng)時間，記錄的素的不夠準確；
⑥計算時選取的有效數(shù)字，導(dǎo)致實驗誤差；
⑦用手推動滑塊，速度控制不好，存在誤差。
討論改進：
阻力是誤差的主要來源，而氣墊導(dǎo)軌調(diào)平以后可以保證滑塊在導(dǎo)軌上運動時所受的摩擦力是相同的，可以減小實驗誤差。氣墊導(dǎo)軌的調(diào)平一共分為兩種，一種是橫向調(diào)平，一種是縱向調(diào)平。
橫向調(diào)平是比較容易做到的，機械去調(diào)平。一般用水平儀放在滑塊的背部，依圖一調(diào)整螺絲1（或是2），使水平的氣泡處于中間，然后把滑塊連同水平儀拿起旋轉(zhuǎn)180度后，在放到氣軌上，觀察水平儀的氣泡是否處于水平位置，若不在水平位置需要重新調(diào)整螺絲1（或2），通過反復(fù)調(diào)整使水平儀的氣泡處于中間位置或是處于對稱位置，這就表示氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)調(diào)節(jié)水平。
圖1為氣墊導(dǎo)軌的俯視圖，1 2 3 為螺絲釘
在橫向調(diào)平的基礎(chǔ)上，進行縱向調(diào)平，打開氣源后，滑塊在氣軌上自由漂浮，通過調(diào)節(jié)螺絲3，來使氣軌平衡。理論上如果氣軌平衡，滑塊應(yīng)該處于靜止的狀態(tài)，但是實際操作中是很難達到的。這是由于外界的干擾，比如說是起源的震動等等?；瑝K會在氣軌上左右移動，只要保證滑塊在氣軌上緩慢移動即可，此時則認為氣軌已經(jīng)平衡。再對氣軌進行細微的調(diào)節(jié)，使兩個光電門保持一定的距離，讓滑塊往返于兩個光電門之間，若沒有摩擦力的存在，氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)調(diào)節(jié)水平，則滑塊通過兩個光電門所用的時間應(yīng)該相同，但是在前面已經(jīng)說過摩擦力總是存在的，通過兩個光電門的時間只要近似相等相差不大即可，若是通過兩個光電門所用的時間相差的話需要仔細的調(diào)整，達到兩個時間近似相等。
參考文獻：
第3篇：動量守恒定律范文
Abstract： Air cushion guideprovides a low resistance environment and uses the photoelectric timing devicewith high accuracy， which not only effectively reduce the experimental error，test and also can do a lot of kinematics and dynamics. Due to its ability tostudy a variety of movement of the momentum transfer， therefore， it is often choseto verify the law of conservation of momentum. However， we found in previousexperimental teaching， the experimental error is very large. This paper foundthat the effect of distance on the experimental results is not great throughthis study， the standard deviation of the experimental results is more large withthe more quality， and the perfect elastic of speed in non-perfectly elasticcollision is between the 50cm/s-60cm/s.
關(guān)鍵詞： 氣墊導(dǎo)軌；動量守恒；誤差
Key words： air cushion guide；conservation of momentum；error
中圖分類號：O313.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）10-0312-02
0 引言
測量值與真值之差異稱為誤差，物理實驗離不開對物理量的測量，測量有直接的，也有間接的。由于儀器、實驗條件、環(huán)境等因素的限制，測量不可能無限精確，物理量的測量值與客觀存在的真實值之間總會存在著一定的差異，這種差異就是測量誤差。本文通過對氣墊導(dǎo)軌上“動量守恒定律”驗證的誤差分析，得出距離對實驗結(jié)果的影響并不是很大，質(zhì)量越大實驗結(jié)果的標準偏差越大，在非完全彈性碰撞中速度的最佳范圍是50cm/s-60cm/s。
1 實驗儀器
2 實驗原理
當(dāng)在水平導(dǎo)軌上，兩個滑塊沿著直線做對心碰撞時，如果對滑塊運動過程中受到的粘滯性阻力和空氣阻力忽略不計，那么，在水平方向上，兩個滑塊除了受到彼此相互作用的內(nèi)力外，不受其它任何力的作用。因此，兩滑塊的總動量在碰撞前后根據(jù)動量守恒定律是保持不變的。
3 實驗內(nèi)容
3.1 非完全彈性碰撞 m1=m2=123.60g，m3=242.90g，m1撞擊m2，m2碰撞前是靜止的，即v20=0
3.2 完全彈性碰撞 m■■=m■■=133.60g，m■■=252.90g
3.3 完全非彈性碰撞 m■■=m■■=133.85g，m■■=253.15g
4 實驗結(jié)果與分析
通過對以上實驗結(jié)果的分析，可以直觀的看到：首先，距離對實驗結(jié)果的影響并不是很大；其次，質(zhì)量對實驗結(jié)果的影響是很大的，不難看出質(zhì)量越大實驗結(jié)果的標準偏差越大；最后，速度對實驗結(jié)果的影響要分為什么性質(zhì)的碰撞，在非完全彈性碰撞中速度的最佳范圍是50cm/s-60cm/s。
5 問題與討論
通常在調(diào)節(jié)水平的時候，往往對忽略不計摩擦力和空氣阻力做出說明，但是在實際的碰撞試驗中，試驗結(jié)果是會受到阻力的一定影響的。通常不斷的對旋鈕進行調(diào)節(jié)以達到速度相等的情況，是為了使得從左向右的滑塊經(jīng)過兩個光電門的速度能夠大致相等，即用“人為水平”抵消了運動過程中的摩擦力從而有效減小了誤差。實際上，達到這個效果后，氣軌會發(fā)生略微的傾斜。由于習(xí)慣性從左向右的推動滑塊，此時的摩擦阻力是向左的，在“人為水平”作用后，氣軌往往是左高右低，這樣以來，當(dāng)試著將滑塊從右往左開始推動的時候，滑塊實際不僅要克服自身的重力分力，其所受的摩擦阻力也會逐漸增大，因此，碰撞前后具有較大的動量差?；瑝K在氣軌上運動時，根據(jù)流體力學(xué)的相關(guān)理論會受到氣墊層粘滯阻力、噴射阻力和非氣墊層粘滯阻力[1][2]這些阻力。氣流是從導(dǎo)軌中腔輸入，然后從表面噴出，氣流從左至右流過，由于氣流的速度不高，所以流動是流穩(wěn)定有序的流動，這樣隨著氣流流動的前進方向，壓強會逐漸降低。所以上游的壓力肯定比下游大。另外，由于v是相等的，同一處壓強p與密度p成正比，噴氣后密度減小，越靠近下游越小。因此，左邊氣層厚一些，右邊薄一些，滑塊從左往右運動所受的氣體阻力與從右向左運動所受的阻力就不同了[3]。
參考文獻：
[1]吳望一.流體力學(xué)[M].北京：北京大學(xué)出版社，1982.
第4篇：動量守恒定律范文
題目：質(zhì)量M=200kg的平板車載著質(zhì)量m=50kg的人在光滑水平地面上一起以v0=4.0m/s的速度勻速前進。某一時刻人從車尾以相對車u=1.0m/s的速度沿與車運動相反方向水平跳下車，求人跳離車后平板車運動的速度。
錯解一：設(shè)人跳出的瞬間平板車的速度為v，則其動量為Mv，根據(jù)動量守恒定律有：
（M+m）v0=Mv，
解得：v=M+mM v0=200+50200× 4.0m/s=5.0m/s。
誤區(qū)分析：因人在跳出之前，人和平板車是一個整體。因此，盡管人跳下了車，但人在剛脫離車的瞬間，人和平板車仍為一個系統(tǒng)，而不能用系統(tǒng)的一部分（平板車）代替整體。此解忽視了動量守恒定律的整體性，因此解析錯誤。
錯解二：人跳出車時，車的動量為Mv，人的動量為m（u+v），根據(jù)動量守恒定律有：
（M+m）v0=Mv+m（u+v），
解得：v=v0-mM+mu =（4.0-50200+50× 1.0）m/s=3.8m/s。
誤區(qū)分析：此解注意到系統(tǒng)的整體性，但沒有考慮到人跳出車前后動量方向的變化，而是簡單地采用了代數(shù)和，忽略了動量的矢量性，所以解析錯誤。
錯解三：選平板車的前進方向為正方向，人跳出車后，車的動量為Mv，人的動量為-mu，根據(jù)動量守恒定律有：
（M+m）v0=Mv-mu，
解得：v=v0+m（v0+u）M =4.0+50×（4.0+1.0）200 m/s=5.25m/s。
誤區(qū)分析：此解照顧了系統(tǒng)的整體性和矢量性，但是人在跳出車之前系統(tǒng)的動量（M+m）v0和人在跳出車后系統(tǒng)的一部分（平板車）的動量Mv都是相對地面這一參考系而言的，而此時系統(tǒng)的另一部分（人）的動量-mu卻是相對車這一參考系而言的，同一系統(tǒng)的兩個不同部分選取了兩個不同的參考系，忽略了動量的相對同一性，故解析錯誤。
錯解四：仍選平板車前進方向為正方向，則人跳出車后平板車的動量為Mv，人的動量為-m（u-v0），根據(jù)動量守恒定律有：
（M+m）v0=Mv-m（u-v0）
解得：v=Mv0+muM =200×4.0+50×1.0200 m/s=4.25m/s。
誤區(qū)分析：此解較全面地考慮了系統(tǒng)的整體性、動量的矢量性及速度的相對性，但由于v0是人未跳出之前系統(tǒng)的速度，-m（u-v0）不是人跳出車后的瞬間動量，這樣，Mv-m（u-v0）就不是人跳出車后的瞬時系統(tǒng)的動量，因此解析錯誤。
正解一：選車為參考系，以平板車前進的方向為正方向，則人跳出車前系統(tǒng)的動量為零，人跳出車后車的動量為M（v-v0），人的動量為m[（v-v0）-u]，根據(jù)動量守恒定律有：
0=M（v-v0）+m[（v-v0）-u]，
解得：v=v0+muM+m =（4.0+50×1.0200+50 ）m/s=4.2m/s。
正解二：選地面為參考系，以平板車前進的方向為正方向，根據(jù)動量守恒定律有：
（M+m）v0=Mv-m（u-v），
第5篇：動量守恒定律范文
本章內(nèi)容包括動量、沖量、反沖等基本概念和動量定理、動量守恒定律等基本規(guī)律。沖量是物體間相互作用一段時間的結(jié)果，動量是描述物體做機械運動時某一時刻的狀態(tài)量，物體受到?jīng)_量作用的結(jié)果，將導(dǎo)致物體動量的變化。沖量和動量都是矢量，它們的加、減運算都遵守矢量的平行四邊形法則。
二、基本方法
本章中所涉及到的基本方法主要是一維的矢量運算方法，其中包括動量定理的應(yīng)用和動量守定律的應(yīng)用，由于力和動量均為矢量。因此，在應(yīng)用動理定理和動量守恒定律時要首先選取正方向，正規(guī)定的正方向一致的力或動量取正值，反之取負值而不能只關(guān)注力或動量數(shù)值的大小;另外，理論上講，只有在系統(tǒng)所受合外力為零的情況下系統(tǒng)的動量才守恒，但對于某些具體的動量守恒定律應(yīng)用過程中，若系統(tǒng)所受的外力遠小于系統(tǒng)內(nèi)部相互作用的內(nèi)力，則也可視為系統(tǒng)的動量守恒，這是一種近似處理問題的方法。
第6篇：動量守恒定律范文
關(guān)鍵詞：光電效應(yīng)；兩類常見問題；看法
中圖分類號：G632 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2012）09-235-02
光電效應(yīng)規(guī)律與光子說是高中物理選修教學(xué)中的一個重點內(nèi)容，是學(xué)生體驗物質(zhì)本質(zhì)發(fā)現(xiàn)的曲折歷程和不斷深化認識光現(xiàn)象的一個上佳素材，也是波粒二象性得以理解的一個基礎(chǔ)平臺。但限于中學(xué)階段物理知識層次要求和高中學(xué)生的理解水準，教材沒有詳盡闡述其產(chǎn)生機理。這就產(chǎn)生了教學(xué)實踐中的一些模糊認識，成為諸多師生的一個難點。本文就其中兩類有爭議的問題談?wù)効捶ǎ怨﹨⒖肌?/p>
一、關(guān)于金屬的逸出功
在很多教輔資料和教師的教學(xué)范例中經(jīng)常存在這類命題：
關(guān)于光電效應(yīng)的說法中，正確的有
A.要使光電效應(yīng)發(fā)生，入射光子的能量必須大于原子的電離能
B.……
C.……
D.……
關(guān)于這類選擇題的A選項，有部分老師認為命題不科學(xué)，原因是題目混淆了逸出功和原子的電離能的關(guān)系。他們認為光電效應(yīng)是金屬內(nèi)自由電子吸收光子脫離金屬成為光電子[1]，電離是原子中束縛電子獲得能量脫離核束縛成為游離態(tài)電子，雖然兩者都需要克服“外力”做功，都可以吸收光子獲得能量去克服“外力”做功，但兩者本質(zhì)上沒有聯(lián)系，逸出功數(shù)值與電離能多少沒有關(guān)系，因而無法回答此類命題。那么，發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象的是金屬內(nèi)的自由電子還是束縛電子呢？下面筆者從兩個方面來進行論證：
1、假設(shè)吸收光子的是處于靜止的自由電子，其質(zhì)量為 ，在吸收光子后運動時質(zhì)量為 ，速度為 ，根據(jù)愛因斯坦的光子說，一個光子的能量 被一個電子完全吸收，此過程要遵循能量守恒定律，即 ·····（1）
而根據(jù)狹義相對論，物體以速度 運動時的質(zhì)量 與靜止時質(zhì)量 之間的關(guān)系為
······························（2）
由（1）（2）兩式可得
同時，對于這一過程，可以將光子與電子的作用過程當(dāng)做是碰撞過程，要遵循系統(tǒng)動量守恒定律，即 ······························（3）
由（2）（3）兩式可得
根據(jù)能量守恒定律和動量守恒定律得出的結(jié)果是不一致的，這只能說明這一假設(shè)過程是不可能發(fā)生的，即處于靜止?fàn)顟B(tài)的自由電子不能吸收光子。
2、假設(shè)吸收光子的是處于運動狀態(tài)的自由電子，其質(zhì)量為 ，速度為 ，在吸收光子后質(zhì)量為 ，速度為 ，為了討論簡單起見，現(xiàn)假定光子與電子發(fā)生作用的過程是一維的，且作用前光子與電子動量方向一致。則對該過程應(yīng)用能量守恒定律有：
······················（4）
且 ···························（5）
由（4）（5）兩式可得
對該過程應(yīng)用動量守恒定律有 ··············（6）
由（5）（6）兩式可得
第7篇：動量守恒定律范文
（一）觀點的內(nèi)涵
牛頓運動定律結(jié)合運動學(xué)公式來分析力學(xué)問題，稱之為力與運動的觀點，簡稱為力的觀點，它是解決動力學(xué)問題的基本方法。
（二）適用情況
主要用于分析力和加速度的瞬時對應(yīng)關(guān)系，分析物體的運動情況。
主要研究勻變速直線運動，勻變速曲線運動以及圓周運動中力和加速度的關(guān)系。
（三）使用方法
確定研究對象。做好受力分析和運動過程分析以加速度為橋梁建立力和運動量之間的關(guān)系。要求必須考慮運動過程的細節(jié)，即力和加速度的瞬時對應(yīng)關(guān)系。
（四）因果關(guān)系
力是產(chǎn)生加速的原因，即力是速度改變的原因，或力是運動狀態(tài)改變的原因，這是一種瞬時對應(yīng)關(guān)系，也是一種矢量關(guān)系。其規(guī)律是牛頓第二定律：F合=ma
二、用動量觀點解決動力學(xué)問題
（一）觀點內(nèi)涵
利用動量定理，動量守恒定理來分析解決動力學(xué)問題，稱之為動量的觀點。它是從動量角度來分析問題的。
（二）適用情況
常用與單個物體或物體系的受力與時間問題。題目中沒有涉及加速度和位移，特別用于打擊、碰撞、爆炸、反沖等一類問題。該類問題的共同特點是：時間短、作用力變化快，故常用動量定理或動量守恒定律解決。不必考慮過程的細節(jié)。
（三）使用方法
（1）對動量定理：明確研究對象。做好受力分析和過程分析，現(xiàn)取正方向，明確合外力的沖量及初末動量的大小和方向（正、負），最后列動量定理方程求解。
（2）對動量守恒定律：確定研究對象。做好受力分析和過程分析，判斷是否符合動量守恒的三種情況，選取正方向，明確初末狀態(tài)動量的大小和方向（正、負），最后列動量守恒方程求解。
（四）因果關(guān)系
力對時間的累積效應(yīng)（即沖量）是物體動量改變的原因，這是一種過程關(guān)系，也是一種矢量關(guān)系，其規(guī)律是動量定理Ft=P2-P1。
三、用能量觀點解決動力學(xué)問題
(一）觀點內(nèi)涵
利用動能定理，機械能的守恒定律，能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律來分析動力學(xué)問題，稱之為能量的觀點。它是從能量角度來分析問題的。
（二）適用情況
常用于單個物體或物體系的的變力和位移問題。題目沒有涉及加速度和時間，無論恒力做功、還是變力做功：不管直線運動、還是曲線運動，動能定理均適用。當(dāng)只有動能、勢能的相互轉(zhuǎn)化時，用機械能守恒定律：當(dāng)有除機械能以外的其他能量存在時，用能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律，該觀點也不用考慮細節(jié)。
（三）使用方法
（1）對動能定理：確定研究對象，做好受力分析和過程分析。判斷哪些力做功、哪些力不做功、哪些力做正功、那些里做負功。確定總功及初末狀態(tài)物體的動能。最后列動能定理方程求解。
（2）對機械能守恒定律：確定研究對象，做好受力分析和過程分析。判斷是否符合機械能守恒的適用條件。選取初末狀態(tài)并確定初末狀態(tài)的機械能。最后列機械能守恒定律方程求解。
（3）對能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律: 確定研究對象，做好受力分析和過程分析。明確有哪些力做功，做功的結(jié)果是導(dǎo)致了什么能向什么能轉(zhuǎn)化，然后建立E增=E減的關(guān)系并求解討論。
（四）因果關(guān)系
力對空間的累積效應(yīng)（即功）是物體動能改變的原因。這是一種過程關(guān)系，也是一種標量關(guān)系，其規(guī)律是動能定理W合=EK末-EK初。
四、綜合應(yīng)用力學(xué)三大觀點解題的步驟
1、認真審題，明確題目所述的物理情景。明確研究對象。
第8篇：動量守恒定律范文
關(guān)鍵詞：物理演示實驗;角動量守恒;遙控
物理學(xué)是一門實驗的科學(xué)，在物理學(xué)習(xí)中應(yīng)把知識學(xué)習(xí)和實驗實踐結(jié)合起來，這對學(xué)生準確地理解應(yīng)用知識有很大的幫助。動量守恒定律、角動量守恒定律和機械能守恒定律是基礎(chǔ)物理中的三大守恒定律，動量守恒定律和機械能守恒定律在高中物理中已有涉及，角動量守恒定律是大學(xué)物理中才開始學(xué)習(xí)的新概念，學(xué)生接受起來比較困難，更需要通過課堂演示實驗增強學(xué)習(xí)興趣，降低學(xué)習(xí)難度，提高學(xué)習(xí)效果。目前已有的角動量守恒演示儀，有的過于笨重，教師帶上課堂比較麻煩;有的方便攜帶，但由于系統(tǒng)摩擦比較大，導(dǎo)致演示效果不明顯;還有完全是手動的，演示的時候很不方便。鑒于以上情況，在西南石油大學(xué)開放實驗項目的資助下，團隊教師和學(xué)生動腦動手設(shè)計制作了遙控式角動量守恒演示儀。
一、裝置結(jié)構(gòu)與制作
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注：1.支架，2.底座，3.支持軸承，4.固定孔，5.上轉(zhuǎn)軸，6.下轉(zhuǎn)軸，7.安裝盒，8.右橫圓筒，9.左橫圓筒，10.固定螺釘，11.不銹鋼小球，12.拉線，13.手旋螺釘
圖1 遙控式角動量守恒演示儀結(jié)構(gòu)圖
遙控式角動量守恒演示儀，主要由遙控器、底座支架和轉(zhuǎn)動部分組成。支架由活動連接的三塊板構(gòu)成，并可用手旋螺釘固定在底座上;底座上安裝支撐軸承，豎直上方的支架上打了固定孔。轉(zhuǎn)動部分中央的安裝盒下方圓筒中用螺釘固定下轉(zhuǎn)軸的一端，下轉(zhuǎn)軸的另一端放在支撐軸承上。安裝盒上方圓筒中用螺釘固定上轉(zhuǎn)軸的一端，上轉(zhuǎn)軸的另一端穿過架上的固定孔。在安裝盒的左邊圓筒中用螺釘固定左橫圓筒，在安裝盒的右邊圓筒中，用螺釘固定右橫圓筒，左右橫圓筒中各放置一個不銹鋼小球，頂端各安裝1個固定螺釘，以防止小球滑出圓筒。一根棉線兩端連著兩個不銹鋼小球上的拉環(huán)，中點固定在安裝盒內(nèi)的繞線器上。繞線器軸的一端穿過安裝盒上的固定孔，另一端通過套筒套在安裝盒內(nèi)的減速電機軸的轉(zhuǎn)軸上。減速電機的電源輸入端與安裝盒內(nèi)的tk01型遙控電路板的電源輸出端相連，遙控電路板用安裝盒內(nèi)的6v干電池供電。
二、演示原理與方法
演示儀可轉(zhuǎn)動部分在自由轉(zhuǎn)動過程中，所受的合外力矩對轉(zhuǎn)軸的分量為零，對轉(zhuǎn)軸角動量守恒，即Mz=0則Lz=恒量。再根據(jù)角動量的定義和轉(zhuǎn)動慣量與質(zhì)量分布的關(guān)系，當(dāng)演示儀自由轉(zhuǎn)動時：Lz=Jω=（J0+2md2）ω=恒量。用手推動橫圓筒自由旋轉(zhuǎn)，然后用遙控器控制遙控電路板給電機供電，電機轉(zhuǎn)動，帶動繞線器纏繞拉線，拉動不銹鋼小球靠近轉(zhuǎn)軸，小球到轉(zhuǎn)軸距離d減小，兩小球轉(zhuǎn)動慣量2md2減小，整個轉(zhuǎn)動部分的轉(zhuǎn)動慣量J減小，導(dǎo)致轉(zhuǎn)動速度ω會增加;當(dāng)用遙控器控制遙控電路板給電機反向供電，電機反向旋轉(zhuǎn)，帶動繞線器釋放拉線，不銹鋼小球可以在重力的下滑分力和慣性離心力的作用下，克服摩擦力，遠離轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)動部分的轉(zhuǎn)動慣量增加，導(dǎo)致轉(zhuǎn)動速度ω會減小。用遙控器控制遙控電路板給電機停止供電，電機停止轉(zhuǎn)動，小球到轉(zhuǎn)軸距離d不變，轉(zhuǎn)速ω應(yīng)該保持不變。
三、結(jié)束語
支撐軸承和固定孔處的摩擦力矩以及轉(zhuǎn)動中的空氣阻力矩是導(dǎo)致轉(zhuǎn)動部分角動量減小的主要原因。通過添加油和控制轉(zhuǎn)動部分的轉(zhuǎn)動速度不要太快，可以很好地解決這兩個問題。兩個橫圓筒要與水平方向向下夾角為5O，如果沒有這個傾角，就沒有下滑分力，當(dāng)轉(zhuǎn)動部分轉(zhuǎn)速較小的時候，慣性離心力可能會小于小球受到的摩擦力，而導(dǎo)致小球無法向遠離轉(zhuǎn)軸的方向運動，從導(dǎo)致演示失敗。轉(zhuǎn)動部分在一次旋轉(zhuǎn)中，不銹鋼小球可以來回運動很多次，轉(zhuǎn)速可以經(jīng)歷多次的快慢變化，大大延長了演示的時間。儀器大部分使用用透明有機玻璃制成，可以清楚看到儀器的運行，實驗效果更明顯。轉(zhuǎn)動部分整體可以輕松取下和支架底座一起收到儀器盒里，便于攜帶。遙控方式可以減小摩擦，提高演示效果，還能減少儀器損耗。結(jié)構(gòu)簡單，所有部件均可拆卸，易于制作和維修。
參考文獻：
第9篇：動量守恒定律范文
關(guān)鍵詞：物理；有效教學(xué)；聯(lián)系生活；物理模型
構(gòu)建物理模型就是將我們要研究的物理對象、物理條件、物理過程，通過抽象化、理想化、簡化和類比等方法形成物理模型，簡稱“建模”。常見的考題也是命題者根據(jù)常見物理模型，加上具體情境編擬出來的。新課教學(xué)中，引導(dǎo)學(xué)生分析物理現(xiàn)象，有助于學(xué)生建模意識和建模能力的培養(yǎng)，更有助于學(xué)生積累常見物理模型。本文以《反沖運動》教學(xué)設(shè)計為例，闡述建模教學(xué)的步驟和要點。
一、合理分組，巧設(shè)課前作業(yè)，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)與課堂內(nèi)容有關(guān)的物理現(xiàn)象
讓學(xué)生觀察物理現(xiàn)象，有利于學(xué)生構(gòu)建物理模型。但由于受到課堂教學(xué)中空間和時間的限制，在實際教學(xué)中不可能把涉及的物理模型都列舉出來。面對高中課堂教學(xué)內(nèi)容的繁多，教師就容易忽視引導(dǎo)學(xué)生對生活現(xiàn)象的觀察、提煉和描述。
為了解決這個難題，可以將班上學(xué)生分成若干學(xué)習(xí)小組，提前布置任務(wù)，讓每個小組搜集與課堂內(nèi)容有關(guān)的物理現(xiàn)象，課堂上進行匯報分享。如，筆者在設(shè)計《反沖運動》的教學(xué)環(huán)節(jié)時，為讓學(xué)生對生活中的反沖現(xiàn)象有所認識，就布置了一項課堂前置作業(yè)。前置作業(yè)簡單有趣，并分組實施，不至于耽誤學(xué)生過多時間，利于這類作業(yè)的常態(tài)化開展。
【課前前置作業(yè)】
1.題目：“拋開（下）包袱，讓我們前進”之反沖現(xiàn)象搜集。
2.分組：將全班分為八個小組，而且要求后四個小組著重搜集這類運動在實際生活中的應(yīng)用。
3.提示：在生活中，有哪些物體向某一方向拋出（推出、噴出、彈出或射出）其中的一部分時，剩余部分會向相反的方向運動？
本節(jié)課的亮點就在于課前任務(wù)的布置。當(dāng)學(xué)生興致勃勃搜集這些現(xiàn)象的時候，就已經(jīng)開始了對物理模型的構(gòu)建。
二、課堂展示，引導(dǎo)學(xué)生描述現(xiàn)象，運用歸類的方法建立物理模型
課堂教學(xué)，若長期讓學(xué)生被動接受教師告知的公式和定理，不利于真正地培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，不利于對提煉物理模型進行指導(dǎo)。讓學(xué)生課上展示分享其小組作業(yè)成果，既可以培養(yǎng)學(xué)生主動透過現(xiàn)象看本質(zhì)的習(xí)慣，也可以培養(yǎng)學(xué)生歸納總結(jié)的能力。同時，這也是新課程“以學(xué)生為主體”的體現(xiàn)。在面對某些新問題新現(xiàn)象時，如果發(fā)現(xiàn)新問題中的原型1與我們已熟悉的原型2有許多共性，那我們可以用歸類、等效的方法來推測：原型1與原型2的物理模型也應(yīng)該相似或相近，從而建立起原型1的物理模型。
如，在《反沖運動》教學(xué)中，筆者首先讓前面四個小組展示了他們搜集到的物理現(xiàn)象，接著讓學(xué)生思考這類現(xiàn)象的共性特征。
【學(xué)生展示1】
第1組：反沖氣球展示。松開手之后，氣球向后噴氣而前進。
第2組：反沖小車展示。手指堵住管子的尾端，松開手指后，小車前進。
第3組：人站在輪滑上，超人的前方扔籃球，人會后退。
第4組：將易拉罐汽水綁在小車上，汽水蓋拉開一個小口，用手指堵住小口，用力搖，后放在地上，松開手指，汽水噴出，小車
前進。
學(xué)生能總結(jié)出這些現(xiàn)象的兩個特征：（1）兩個物體原來為一個整體，且靜止；（2）接著瞬間分離，且反向運動。因為學(xué)生剛學(xué)完動量守恒定律，對靜止物體瞬間爆炸分離的模型記憶深刻，所以很容易想到：反沖運動的模型與動量守恒定律中的爆炸分離模型有很大的相似性。
三、作圖分析現(xiàn)象，忽略次要因素，構(gòu)建條件模型
無論是學(xué)生展示的現(xiàn)象，還是教師演示的實驗，一旦學(xué)生感興趣，就容易被吸引。但學(xué)生也容易只停留在現(xiàn)象上，或是被現(xiàn)象中次要的因素所干擾，很難把現(xiàn)象簡化成我們要研究的物理模型。這時，教師的主導(dǎo)作用就應(yīng)該得到充分的體現(xiàn)。要引導(dǎo)學(xué)生，忽略案例中的次要因素，畫出分析示意圖，強調(diào)與研究內(nèi)容緊密相關(guān)的因素，構(gòu)建出如光滑、輕質(zhì)、質(zhì)點、無重力等條件模型，以便于控制次要因素影響，集中分析核心問題。
如，在《反沖運動》教學(xué)中，筆者讓學(xué)生展示了后面四個小組搜集到的現(xiàn)象。
【學(xué)生展示2】
第5組：噴氣式飛機與噴水潛艇簡介。
第6組：噴水式飛行器介紹。
第7組：火箭介紹，主要介紹火箭原理以及中國的系列火箭。
第8組：水火箭介紹（原理、制作、現(xiàn)場發(fā)射）。
對于這些精彩有趣的現(xiàn)象，學(xué)生很感興趣，但也有學(xué)生認為：一些反沖現(xiàn)象不滿足動量守恒定律，因為這些現(xiàn)象不能忽略重力、摩擦力、空氣阻力等因素，不能用動量守恒定律來處理。
此時，教師就應(yīng)該給學(xué)生強調(diào)，反沖運動發(fā)生瞬間的兩大特點：（1）發(fā)生時間極短；（2）內(nèi)力遠大于外力。因為滿足這兩個條件，重力、摩擦力等次要因素在此都可以忽略。所以在反沖運動發(fā)生瞬間，是可以用動量守恒定律來處理的。至于分離以后，就要用其他物理知識進行處理。如，粗糙的水平面上，兩個物體爆炸分離，嚴格地講，因為受到摩擦力影響，動量不守恒。但根據(jù)以上分析，忽略次要因素，建立條件模型后，在爆炸分離瞬間，是可以用動量守恒定律來處理的。至于分離之后，各自以分離速度做勻減速運動，就應(yīng)該用勻變速直線運動或者是功能關(guān)系的知識來處理了。再如，火箭發(fā)射，可以認為火箭瞬間噴射出所有燃氣，滿足動量守恒。燃氣噴射完后，火箭接著豎直上拋，那就要用豎直上拋的知識來處理。通過引導(dǎo)，幫助學(xué)生構(gòu)建起這樣一個條件模型――在反沖運動中，物體分離瞬間，動量是守恒的。
四、設(shè)置典型例題，讓學(xué)生計算應(yīng)用，提高課堂教學(xué)實效性
通過現(xiàn)象的觀察、分析、描述，進而提煉建模，總結(jié)規(guī)律，學(xué)生對這一概念有了充分的了解，會運用規(guī)律來進行預(yù)測和計算才是學(xué)生物理綜合能力的體現(xiàn)。所以在課堂上，設(shè)置一些聯(lián)系生活實際的典型例題，為我們常見的物理模型戴上生活的帽子，讓學(xué)生分析計算，是很有必要的。
在《反沖運動》教學(xué)中，筆者設(shè)計了如下例題。通過練習(xí)，訓(xùn)練了學(xué)生應(yīng)用動量守恒定律解決反沖運動問題的能力。
練習(xí)1：水平方向射擊的大炮，大炮裝上炮彈后總質(zhì)量M=500 kg，其中炮彈質(zhì)量m=10 kg，炮彈射擊的速度是V0=98 m/s，射擊后炮身后退的速度是多大？
練習(xí)2：一個連同裝備總質(zhì)量為M=100 kg的宇航員在距離飛船x=45 m處相對飛船處于靜止?fàn)顟B(tài)。他帶有一個裝有m0=0.5 kg氧氣的貯氣筒，貯氣筒上有一個可以使氧氣以v=50 m/s的速度噴出的噴嘴，宇航員必須向著飛船相反方向放出氧氣，才能回到飛船。同時，還要保留一部分氧氣供途中呼吸用，宇航員的耗氧率為Q=2.5×10-4 kg/s。不考慮噴出的氧氣對設(shè)備及宇航員總質(zhì)量的影響，如果在開始返回時瞬時噴出0.1 kg氧氣，宇航員能否安全返回飛船？
利用生活中的物理模型來教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生分析物理現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生建模的意識和習(xí)慣，有助于學(xué)生抓住問題的核心和根本，有助于提高課堂教學(xué)的有效性。更重要的是，通過課堂上的物理建模，教會了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的思想方法，培養(yǎng)了學(xué)生分析現(xiàn)象、探究本質(zhì)、預(yù)測未知的科學(xué)素養(yǎng)。
參考文獻：
