浅谈“守恒”的意义

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浅谈“守恒”的意义

山西省太谷中学 张建设

物理现象千变万化。但是,在研究物理现象的规律时,人们发现某些物理量在一定的条件下遵循守恒的规律。如中学物理中涉及的有:质量守恒定律,能的转化和守恒定律,机械能守恒定律,动量守恒定律和电荷守恒定律等。守恒是自然界中最普遍、最重要和最基本的规律。守恒定律在物理学理论研究和应用方面十分重要。适用范围广,处理问题方便,因此正确理解守恒定律极为重要。但有不少人对某一物理量守恒意义的理解并不正确,通常有以下两种错误:

一、对“保持不变”与“守恒”之间的关系认识不正确,认为“保持不变”即“守恒”。如在水平路面上匀速前进的汽车,由于汽车的动能和重力势能都保持不变,因此认为汽车的机械能守恒。我认为,在某一物理问题的讨论过程中(或在某些条件下),始终保持不变的量,只能称之为“常量”,而不能称之为“守恒”。也就是说,“保持不变”未必“守恒”。因此,上述问题中汽车的机械能不能称之为守恒。其实,这一问题不属于机械能守恒定律研究的问题。

二、对于一个物理量在某一过程中“守恒”的意义理解


不正确。认为在某一过程中,一个物理量初态值是多少,末态值仍是多少,这个物理量就守恒。如弹性碰撞中的动能守恒。我们知道,在弹性碰撞中,压缩阶段由于弹性形变,一部分(或全部)动能转化为弹性势能;在恢复阶段此弹性势能又全部转化为动能。由此可见,在弹性碰撞过程中,系统的弹性势能和动能相互转化,各个时刻系统的动能并不相等,仅在碰撞前后这两个时刻系统的动能才相等。因此,在弹性碰撞过程中动能并不“守恒”

所谓“守恒”“保持不变”也就是说,对一组物体(孤立系统或封闭系统)来说,当它们状态发生变化时,在一定的条件下,表示它们特征的某些物理量,在整个变化过程中是保持不变的。但是,“守恒”不仅仅是在数学上表现为等值,更重要的是它具有深刻的物理意义。某个物理量守恒,是指在一定的条件下该物理量的“组成”发生着变化,而这种变化却受到更深刻的规律支配着,表现为该物理量在变化中保持不变。

总之,守恒是变化中的守恒,守恒寓于变化之中,没有变化就不会有守恒。


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