1 、物理学关于对称性探索的一个重要进展是建立诺特定理 ,定理指出,如果运动定律在某一变换下具有不变性,必相应地存在一条守恒定律。简言之 ,物理定律的一种对称性,对应地存在一条守恒定律 。
2、在探讨时间和空间的反演对称性与动量、能量守恒的关系时,我们首先需要理解几个基本概念。动量守恒指的是在一定系统内 ,其总动量保持不变。能量守恒指的是系统内总能量保持恒定,不随时间变化 。这些守恒定律是物理学中极为重要的原理,它们在不同物理体系中都有体现。
3 、时间的平移对称性对应能量守恒,空间的平移对称性对应动量守恒 ,空间旋转对称性对应角动量守恒。 守恒定律的应用:无论是宏观的星体运动,还是微观粒子的世界,都在这些守恒定律的框架下运行 。物理学家们通过这些守恒定律探索粒子的性质和相互作用 ,进一步揭示宇宙的奥秘。
4、物理定律的对称性揭示了其在不同变换条件下的不变性,这种不变性引导我们理解一种恒定的物理量,即守恒量。例如 ,空间旋转的对称性保证了角动量的守恒,对应角动量守恒定律。同样,时间平移对称意味着能量守恒 ,瀑布中水流发电功率的恒定体现了这一原理 。
5、哈密顿量时间平移对称性导致了能量物理量的守恒。固体物理中最重要的结论之一,就是布洛赫定理,它是空间平移对称性的必然结果:波函数等于一个相因子和一个周期性函数的乘积 ,其本身不是一个周期性函数,其证明可见各类教科书,关于群论的一个简单证明可翻阅之前的推送。这里重点看一下时间平移对称性 。
6 、物理定律对称性与物理量守恒定律的对应关系,是一位德国女数学家艾米·诺特在1918年首先发现的 ,因此被称为“诺特定理”。自那以后,物理学家们已经形成了这样一种思维定式:只要发现了一种新的对称性,就要去寻找相应的守恒定律;反之 ,只要发现了一条守恒定律,也总要把相应的对称性找出来。
经典力学的数学方法:牛顿力学通过数学分析深入探讨,主要涉及单自由度和二自由度系统 ,以及有心力场中的运动规律 。在单自由度系统中,牛顿的力学描述可通过微分方程表达,其中力与位置相关 ,表现为保守力。动能和势能的表达式决定了系统的总能量,能量守恒定律由此得出。
本篇文章将简要介绍经典力学的三种表述方式:牛顿力学、拉格朗日力学和哈密顿力学 。其中,牛顿力学通过F=ma公式应用于简单系统 ,是物理课上基础内容。现代物理学家更偏爱拉格朗日力学和哈密顿力学,它们在理解量子力学中扮演重要角色。以单摆为例,单摆由质量m的粒子悬挂于长度l的轻杆上 。
经典力学,又称古典力学或牛顿力学 ,是力学的一种,以三条牛顿运动定律作为基础,在宏观世界和低速状态下研究物体运动的有效方法。经典力学是作用于物体上的力学的一个物理模型。经典力学分为静力学(描述静止物体) , 运动学 (描述物体运动),和动力学(描述物体受力作用下的运动)。
牛顿第二运动定律的常见表述是:物体加速度的大小跟作用力成正比,跟物体的质量成反比 ,且与物体质量的倒数成正比;加速度的方向跟作用力的方向相同 。该定律是由艾萨克·牛顿在1687年于《自然哲学的数学原理》一书中提出的。
1、可见,当把它们之间的距离由42厘米变为25厘米时,克服电场力做功是 W克=ε2-ε1=62 * 10^(-5)-64 * 10^(-6) =56 * 10^(-6) 焦耳 那么外力要做的功也要 56 * 10^(-6) 焦耳 。注:本题也可用积分求得结果 。
2、这里确实有2 ,电通量Φ=∮E·dS=∑q/ε0,注意这里的q不是带电体所带的电量而是高斯面所包裹带电体那部分的电量。
3 、求薄球面所在处的场强;用高斯定理很容易求出:内部场强为零,外部场强 E = q / (4πε0 r^2)(2) 试求球心处的电势。
4、第一题:无限长均匀带点直线所形成的电场垂直于导线向外 。根据高斯定理:λl/ε=2πr*l*E;所以 ,E=λ/2πεr。根据几何关系有:E=2cos(π/6)E,而E就是其中一条导线在r=10cm处的电场强度。第二题:空间孤立电荷:r处的电场强度只由分布在r内的电荷决定 。
5、应用高斯定理ES=Σq/ε0。在球壳区域内做一个同心高斯球面,其半径为r。
1 、因为合外力不为零,动量不守恒 。题中的力不是保守力 ,所以不能引入势能函数,机械能不守恒。物体是在有心力的作用下运动,所以角动量守恒。
2、绳子拉力始终都垂直于运动轨迹(不做功) ,机械能守恒。
3、机械能不守恒,手臂伸缩过程中,有人的内力在做功 角动量是守恒的 ,因为没有外力矩作用 。均不守恒,手向里收缩,对哑铃作正功 ,碰铃动能增加,动量自然也是变大的。更何况,对做曲线运动的物体 ,你听说过有动量守恒的吗?只是为了增大系统的转动惯量,以使实验更明显。
4 、首先:非弹性碰撞,机械能不守恒 二:物体发生旋转,动量全部转化为角动量 ,角动量守恒 。三:动量是有方向的,由于旋转,运动方向发生改变 ,说以系统动量不守恒。
5、【角动量守恒的条件】---相对转轴的合外力矩为0 卫星受到的是 指向力心的有心力,所以 合外力对力心的力矩为0,故角动量守恒 【动能守恒的条件】---合外力做功为0 卫星做圆周运动过程 ,引力 始终垂直于 速度方向,故 引力做功为0,动能守恒。【机械能守恒的条件】---保守力做功 。
6、(D) 机械能不守恒 ,角动量守恒 收拢的过程中人做了功,机械能不守恒。人的力属内力,整个系统转动动量仍守恒。(D)质元在其平衡位置处 。如横波在平衡位置处的切应变最大(波的斜率表征) (D) λ=400cm 对于两端固定的弦线 ,其长度应该为nλ/2,最小值为λ/2。
1 、D对。因为是椭圆轨迹,卫星受到地球的引力不断变化,动能与势能相互转化 。
2、假设卫星环绕地球中心做椭圆运动 ,则在运动的过程中,卫星对地球中心的( B )A.角动量守恒,动能守恒; B .角动量守恒 ,机械能守恒。C.角动量守恒,动量守恒; D 角动量不守恒,动量也不守恒。
3、当卫星的运动速度大于9公里/秒时 ,运行轨道是一个椭圆,地球位于椭圆的一个焦点上。卫星运动中一方面受到地球引力的作用,迫使它掉到地球上来;另一方面 ,由于它具有一定的速度,有克服地球引力的离心作用 。这两种作用的效果迫使卫星环绕地球作椭圆飞行。这里关键在于速度。
4 、地球同步卫星一定要做匀速圆周运动,它的轨道一定在赤道上 ,其他种类的卫星可以做椭圆轨道运动 。
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