宇称不守恒定律的实际应用

宇称不守恒定律研究报告

1408304009 秦明达

当杨振宁和李政道在1957年获得诺贝尔奖的时候，华人科学家第一次引起了世界的大范围关注。很多人知道他们获得了诺贝尔奖，其中也有很多人知道，他们提出了宇称不守恒的理论获得了诺贝尔奖，但却很少有人真正知道，什么是宇称不守恒。

说到宇称不守恒，那么，首先我们就需要知道什么是宇称。所谓宇称，粗略的说，可理解为“左右对称”或“左右交换”。对称的现象普遍存在于自然界的事物中，事物运动变化的规律左右对称也是人们的普遍认识。在物理学中，对称性具有更为深刻的含义，指的是物理规律在某种变换下的不变性。例如进行牛顿运动定律实验时，前面放一面镜子，如果我们看镜内的物理规律性，则同镜外完全相同。就是说力学规律对于镜象反演不变，具有空间反演不变性。同样对于麦克斯韦方程组和薛定谔方程都具有空间反演不变性。不变性原理通常与守恒定律联系在一起，比如动量守恒定律是物理定律在空间平移下的不变性的体现；能量守恒定律与时间平移不变性相联系；角动量守恒定律是物理定律空间旋转对称性的体现等。为了描述这种与空间反演对称性相联系的物理量，引入了“宇称”的概念。因为连续两空间反演（镜象反射）就等于本身，第一次反射，第二次反射。因此宇称这个量

定律内容：一个系统不受外力或者所受外力之和为 零，这个系统的总动量保持不变。这个 结论叫做动量守恒定律。

动量守恒定律的表达式：

动量守恒定律的条件：(1)系统的合外力为零 (2)当内力远大于外力，作用 时间非常短时。如碰撞、爆炸、 反冲等。 (3)当某一方向合外力为零时， 这一方向的动量守恒。

动量守恒定律的典型应用1.子弹打木块类模型：子弹打木块实际上是一种完全非弹性碰撞。作 为一个典型，它的特点是：子弹以水平速度射 向原来静止的木块，并留在木块中跟木块共同 运动。下面从动量、能量和牛顿运动定律等多 个角度来分析这一过程。

摩擦力(阻力)与相对位移的乘积等于系统 机械能(动能)的减少。

例1 设质量为m的子弹以初速度v0射向静止 在光滑水平面上的质量为M的木块，并留在 木块中不再射出，子弹钻入木块深度为d。 求木块对子弹的平均阻力的大小和该过程中 木块前进的距离。v0 v

S

S+d

解析：子弹和木块最后共同运动，相当于完全非弹性碰撞。 从动量的角度看，子弹射入木块过程中系统动量守恒：从能量的角度看，该过程系统损失的动能全部转化为系统的内能。设平均阻力大 小为f,设子弹、木块的位移大小分别为s1、s2,如图所示，显然有s1-s2=d

mv0 M

课时作业18 机械能守恒定律 能的转化和守恒定律

时间：45分钟 满分：100分

一、选择题(8×8′＝64′)

1．下列四个选项的图中，木块均在固定的斜面上运动，其中图A、B、C中斜面是光滑的，图D中的斜面是粗糙的，图A、B中的F为木块所受的外力，方向如图中箭头所示，图A、B、D中的木块向下运动，图C中的木块向上运动．在这四个图所示的运动过程中机械能守恒的是( )

图1

解析：依据机械能守恒条件：只有重力做功的情况下，物体的机械能才能保持守恒，由此可见，A、B均有外力F参与做功，D中有摩擦力做功，故A、B、D均不符合机械能守恒的条件，故答案为C.

答案：C

2．在一种叫做“蹦极跳”的运动中，质量为m的游戏者身系一根长为L、弹性优良的轻质柔软橡皮绳，从高处由静止开始下落1.5 L时到达最低点，若在下落过程中不计空气阻力，则从橡皮绳开始拉紧，到游戏者到达最低点的过程中，以下说法错误的是( )

A．速度先增大后减小 C．动能增加了mgL

B．加速度先减小后增大 1

D．重力势能减少了mgL

2

解析：橡皮绳拉紧的开始阶段：mg－F＝ma，a向下减小，但速度增加，当mg＝F以后，又有：F－mg＝ma′，a′向上增大，速度减小，故

高三物理练习

《动量守恒定律的应用》（一）

1.以下说法中，正确的是（ ）

A.一个物体所受合外力为零，它的机械能一定守恒 B.一个物体做匀速直线运动，它的机械能一定守恒

C.一个物体所受合外力的冲量不为零，它的机械能可能守恒

Ｄ.一个物体所受的合外力对它不做功，它一定保持静止或匀速直线运动状态 2.在光滑水平面上有两个在同一直线上运动的甲球和乙球.甲和乙的动量大小相等，质量之比为1∶5，发生正碰后甲和乙的动量大小之比为1∶11，则碰撞前后甲的速度大小之比为（ ） A.5∶11 B.11∶5 C.6∶1 D.5∶1

4.如图一轻弹簧一端系在墙上的O点自由伸长到B点，今将一质量为m的小物体靠着弹簧，将弹簧压缩到A点，然后释放，小木块能在水平面上运动到C点静止，AC距离为s；若将小物体系在弹簧上，在A由静止释放，则小物体将做阻尼运动到最后静止，设小物体通过总路程为L，则下列答案中正确的是（ ）A.L＞s B.L=s C.L＜s D.BC都可能

5.以24 m/s的速度从地面竖直抛出一物体，上升的最大高度为24 m，设物体运动过程中空气阻力大小不变

动量守恒定律的应用

要点一 相对运动问题

即学即用

1.人类发射的总质量为M的航天器正离开太阳系向银河系中心飞去,设此时航天器相对太阳中心离去的速度大小为v,受到的太阳引力可忽略,航天器上的火箭发动机每次点火的工作时间都很短,每次工作喷出的气体质量都为m,相对飞船的速度大小都为u,且喷气方向与航天器运动方向相反,试求:火箭发动机工作3次后航天器获得的相对太阳系的速度. 1答案 v+(1?1?)mu

MM?mM?2m要点二 多物体系统的动量守恒

即学即用

2.如图所示,mA=1 kg,mB=4 kg,小物块mC=1 kg,ab、dc段均光滑,且dc段足够长;物体A、B上表面粗糙,最初均处于静止.小物块C静止在a点,已知ab长度L=16 m,现给小物块C一个水平向右的瞬间冲量I0=6 N·s.

(1)当C滑上A后,若刚好在A的右边缘与A具有共同的速度v1(此时还未与B相碰),求v1的大小.

(2)A、C共同运动一段时间后与B相碰,若已知碰后A被反弹回来,速度大小为0.2 m/s,C最后和B保持相对静止,求B、C最终具有的共同速度v2. 答案 (1)3 m/s (2)1.24 m/s

题型1 “人船模型”问题

【例1】如图所示,小

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篇一：第1节 电荷及其守恒定律知识点及典型例题

第1节 电荷及其守恒定律

1.自然界中有两种电荷，同种电荷相互排斥，异种电荷相

互吸引。

2．使物体带电的方式有三种：摩擦起电、感应起电、接

触起电，这三种起电方式本质都是电子的转移，起电的

过程遵循电荷守恒定律。

3．电子或质子所带的电荷量是最小的电荷量，这个电荷

量叫元电荷，用e表示，e＝1.60×10－19 C。

4．两个完全相同的带电小球相互接触后，它们把总电荷平均分配。设两个小球的电荷量分

q1＋q2别为q1和q2，则接触后每个小球的电荷量为q1、q2包含了电荷的电性。 2

1．物质的电结构

原子由带正电的原子核和带负电的电子组成，电子绕原子核高速旋转。原子核的正电荷的数量跟核外的电子的负电荷数量相等，所以整个原子对外界较远位置表现为电中性。 金属原子中离原子核较远的电子，往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动，这种能自由活动的电子叫做自由电子，失去电子的原子便成了带正电的离子。

2．两种电荷及其相互作用规律

自然界中只有两种电荷，即正电荷和负电荷，规定用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷为正电荷，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷为负电荷，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。

3．三种起电方法

(1)带电的导体带上电荷的

验证动量守恒定律

验证动量守恒定律

【实验目的】 实验目的】利用平抛运动验证动量守恒

【实验器材】 实验器材】天平、刻度尺、游标卡尺( 天平、刻度尺、游标卡尺(测小球 直径)、碰撞实验器、复写纸、白纸、 )、碰撞实验器 直径)、碰撞实验器、复写纸、白纸、 重锤、 重锤、两个直径相同质量不同的小球

验证动量守恒定律

装置m1 说明： 说明： m1 为入射小球， m2 为被碰小球。 且m1>m2 m2

o’

验证动量守恒定律的实验装置

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验证动量守恒定律

实验原理1、两小球在水平方向发生正碰,水平方向合外力为零, 两小球在水平方向发生正碰,水平方向合外力为零, 动量守恒。 动量守恒。

mAvA=mAvA′+mBvB′

2、本实验在误差允许的范围内验证上式成立。两小球 本实验在误差允许的范围内验证上式成立。 碰撞后均作平抛运动, 碰撞后均作平抛运动,用水平射程间接表示小球平抛的 平抛运动 初速度： 初速度： OP----mA以vA平抛时的水平射程 OP----m ---OM-------m OM----mA以vA’平抛时的水平射程 ----m O′N----mB以vB ’平抛时的水平射程

验证的表达式：mAOP=mAOM+mBO’N

验证动量守恒定律

高三总复习学案

§2 动量守恒定律及其应用

教学目标：

1．掌握动量守恒定律的内容及使用条件，知道应用动量守恒定律解决问题时应注意的问

题．

2．掌握应用动量守恒定律解决问题的一般步骤．

3．会应用动量定恒定律分析、解决碰撞、爆炸等物体相互作用的问题． 教学重点：

动量守恒定律的正确应用；熟练掌握应用动量守恒定律解决有关力学问题的正确步骤． 教学难点：

应用动量守恒定律时守恒条件的判断，包括动量守恒定律的“五性”：①条件性；②整体性；③矢量性；④相对性；⑤同时性． 教学方法：

1．学生通过阅读、对比、讨论，总结出动量守恒定律的解题步骤．

2．学生通过实例分析，结合碰撞、爆炸等问题的特点，明确动量守恒定律的矢量性、同时性和相对性．

3．讲练结合，计算机辅助教学 教学过程 一、动量守恒定律 1．动量守恒定律的内容

一个系统不受外力或者受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变。

??m2v2? 即：m1v1?m2v2?m1v12．动量守恒定律成立的条件

⑴系统不受外力或者所受外力之和为零；

⑵系统受外力，但外力远小于内力，可以忽略不计；

⑶系统在某一个方向上所受的合外力为零，则该方向上动量守恒。

动量——第二节 动量守恒定律

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高三

动量守恒定律及其应用

一、动量与动能和动能变化与动量变化的区别和联系

1、对于质量一定的物体,下列关于动量与动能的说法正确的是( )。

A.物体的动量不变,动能一定不变 B.物体的动能不变,动量一定不变

C.做平抛运动的物体,动量变化的方向不断改变 D.物体动量变化的方向总是与合力方向一致

2、一个质点受到外力的作用,若作用前后的动量分别为p、p',动量的变化量为Δp,速度的变化量为Δv,动能的变化量为ΔEk。则下列说法正确的是( )。

A.p'=-p是不可能的 B.p'=-p是可能的 C.Δp垂直于Δv是可能的 D.Δp≠0,ΔEk=0是不可能的 3、如图所示,物体A静止在光滑的水平面上,A的左边固定有轻质弹簧,与A质量相等的物体B以速度v向A运动并与弹簧发生碰撞,A、B始终沿同一直线运动,则A、B组成的系统动能损失最大的时刻是( )。

A.A开始运动时 B.A的速度等于v时

C.B的速度等于零时 D.A和B的速度相等时

二、对动量守恒条件的理解

4、如图所示,A、B两质量相等的物体静止在足够长的平板小车C上,A、B之间有一根被压缩的弹簧,A、B与平板车的上表