高中物理 第一章 碰撞与动量守恒 1.5 自然界中的守恒定律教案 粤教版选修3-5
2页1、1.5 自然界中的守恒定律课堂互动三点剖析 对称和守恒定律1.对称 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.常见的对称性有空间的平移和转动以及时间的平移.以上对称性都是指某个系统或具体事物的对称性,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.如果我们用一套仪器做
2、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.2.对称与守恒定律的关系 人们一直就知道,对称在组织自然世界的过程中扮演了一个很重要的角色.我们都熟悉太阳的圆形,雪花和结晶体的规则性.然而,并非所有的对称都是几何性的.男女的对称、正负电荷的对称也是很有用的概念,但这种对称是抽象性质的.这些抽象的对称所显露的物质内部构造的优美,使大部分物理学家感到惊奇.物理学家们不久便开始发问这些对称性背后的意义.一位杰出的理论物理学家说:“大自然似乎是想用这些对称来告诉我们什么秘密”.数学分析的力量在这个时候显露了出来.群论表明,一切对称都可以在一个单一的主要基本对称中找到其自然的起源.人们发现,较为复杂的对称都可以通过非常简单的组合得到. 守恒定律是自然界和谐对称的一种体现. 在我们学习的物理中,有许多运动是对称的,运动中的各过程也是对称,利用对称的思想和方法,可以更有效地处理解决问题.各个击破【例题】 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
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