高中物理：一二三四”学动量守恒

动量守恒定律的内容：一个系统不受外力或所受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变。动量守恒定律是自然界最重要的普遍规律之一。在学习中，会因缺乏对动量守恒内在规律的理解，在应用动量守恒定律时出现错误。针对经常出现的一些问题，笔者作了较为系统的总结，供同学们参考。

 

一. 一个对象

正确选择研究对象是解决问题的第一步，动量守恒定律的研究对象是由多个相互作用的物体组成的系统，但切忌将参照物包括在系统内。

 

二. 二个状态

动量守恒指的是在系统内物体相互作用的整个过程中，任一瞬间的总动量都保持不变，即任一时刻系统的动量都和初始状态时的动量相同。即在实际的运用过程中，若作用过程中系统满足动量守恒的条件，则我们无需考虑系统内物体相互作用的过程，只需知道作用前的总动量（式中是作用开始时刻各物体的瞬时速度）和作用结束时刻的总动量（式中是作用结束时刻各物体的瞬时速度），令两者相等求解即可。

 

三. 三种情况

正确理解动量守恒的条件是掌握动量守恒定律的前提和基础，更是正确应用动量和能量观点处理动量和机械能相结合的综合问题最为关键的基础。系统动量守恒的类型包括以下三种情况：

1. 系统不受外力或者所受外力之和为零。

2. 系统所受的外力比相互作用力（内力）小很多，以致可以忽略外力的影响。因为动量守恒定律是针对系统而言的，它告诉我们，系统内各个物体之间尽管有内力作用，不管这些内力是什么性质的力，系统内力的冲量只能改变系统中单个物体的动量，而不能改变系统的总动量。如碰撞问题中摩擦力，碰撞过程中的重力等外力比相互作用的内力小得多且碰撞时间很小时，可忽略其力的冲量的影响，认为系统的总动量守恒。这是物理学中忽略次要因素，突出重点的常用方法。

3. 系统整体上不满足动量守恒的条件，但在某一特定方向上，系统不受外力或所受的外力远小于内力，则系统沿这一方向的分动量守恒。

 

四. 四点注意

1. 正确理解“守恒”

“守恒”是这个规律的关键字，从时间上看，“守恒”是指系统在某一过程中动量大小、方向均一直不变，而不仅仅是初、末两个时刻动量相同；从对象上看，动量守恒定律的研究对象是多个有相互作用的物体组成的系统，而不是某一个物体，动量守恒指系统的总动量保持不变，但系统内每一个物体的动量都可能发生变化。

2. 动量守恒定律的表达式

动量守恒根据不同的理解，具有不同的表达式，常见的有下面几种：

（1）

此表达式是动量守恒定律的最原始的表达式，它具有的含义是：系统内物体相互作用前后的总动量相等。

（2）

此表达式具有的含义是：由两个物体作用的系统，作用过程中两物体的动量变化量大小相等，方向相反。

（3）

此表达式具有的含义是：系统内各物体作用过程中动量的变化量之和为零。

3. 物体速度的相对性

这里的“相对性”是指是否相对同一参考系，具体分析及举例请看本版《弄清动量守恒中的速度》。

4. 动量守恒定律的适用范围

动量守恒定律具有广泛的适用范围，只要系统满足动量守恒的条件，不论系统内部各物体之间是何种性质的作用力，不论系统内各物体处于什么运动状态，不论物体相互作用时是否直接接触，也不论相互作用后物体是黏合在一起还是分裂成碎块等等，动量守恒定律都适用。

与牛顿运动定律相比较，动量守恒定律不仅适用于低速运动的宏观物体，而且适用于接近光速运动的微观粒子的相互作用。在自然界中，大到天体间的相互作用，小到基本粒子间的相互作用，都遵循动量守恒定律。

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