高中物理 能量守恒定律 高中物理知识点总结

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高中物理 能量守恒定律 高中物理知识点总结

2024-07-16 11:42| 来源: 网络整理| 查看: 265

23能量守恒定律动能,是物体因为运动而具有的能量,是能量的一种。我们可以把这个能量分一点给其他的物体,中间环节我不管。你可以跟A物体关系好就给它多分一点,跟B物体关系不咋地就给它少分一点,但是能量的总和是一定的,能量的总量是守恒的。这样,仿照“金钱守恒定律”,我们就有一条能量守恒定律:能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只会从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到其它物体,而能量的总量保持不变。能量守恒定律是一条非常伟大的定律,它让我们有了另一种视角来看待物理世界,而且还很容易理解。之前我们用牛顿第二定律F=ma分析物体运动,它的核心概念是“力”。物体的运动状态之所以会改变,是因为有力作用在它身上。我们对物体进行受力分析找出合外力,然后根据F=ma求出物体的加速度,从而算出物体下一刻的运动状态。比如,一个运动的小球去撞击静止的小球,为什么静止的小球会动呢?

从力的观点来看,是因为运动小球跟它接触时,给它施加了一个力的作用。这个力让静止小球有了一个加速度,从而改变了它的运动状态。你想算出静止小球后面怎么运动,就要算出它受力的大小。但是,这明显不太好算(就撞一下,我哪知道它到底有多大力啊,测也不好测)。现在,我们有了能量的观点,就能从能量转化的角度来看这个过程。为什么静止的小球会动起来呢?因为运动的小球把一部分动能给它了,于是静止小球就具有了一部分动能,就动了。

那么,静止小球获得了多少动能呢?答:原来运动的小球损失了多少动能,静止的小球就获得了多少动能,因为动能的总量是守恒的(这里假设都是刚性小球,碰撞过程没有能量损失)。这样,我们就不用再关注碰撞过程中到底发生了什么,也不用去计算碰撞过程中每个时刻的受力大小,直接根据前后能量守恒就行了,这太棒了。有了能量守恒这样一种新思路,科学家们高兴坏了。这样,很多中间过程很复杂,但我们并不关心中间过程,只关心结果的问题就很好解决了。比如刚刚说的碰撞问题,用牛顿第二定律F=ma实在不好弄,但是用能量守恒就轻轻松松。

守恒律是物理学里非常重要的东西,为什么有些东西(比如能量)是守恒的呢?背后更深层的原因就是对称性。

比如,为什么能量守恒?因为我们的世界具有时间平移不变性。简单的说就是今天有效的物理定律,明天也有效。把物理定律在时间上从今天平移到明天,它不发生改变(F=ma今天是这样,明天还是这样),这就是时间平移不变性。

你可能觉得这是废话,如果一条物理定律今天长这样,明天长那样,那我还要定律有何用?但是,正是因为有时间平移不变性,我们才有能量守恒。这个世界最难理解的事情,就是这个世界居然是可以理解的。好,发现了能量守恒这么好的东西,物理学家当然立马就被圈粉了,于是能量守恒就成了“物理正确”。



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