高中物理动量守恒定律新解

董李平

(云南省大理洲大理市喜洲镇大理第二中学 671004)

动量守恒定律是高中物理的重要组成部分之一，在将其和动能、能量守恒等知识点进行组合之后会具有很高的灵活性，因此动量守恒定律是学习过程中的重点之一.在各种考试当中都十分重视对于这一部分知识的考查，通过对给中题目分析之后可以看出，在考查过程中并不会简单的对这一知识点进行单独考查，往往会结合其他知识点进行综合考查，这样，如何从题目中找到切入点，结合所学的知识对题目进行求解就成了问题的关键所在.

由于高中物理内容较多，知识点众多，使得教师很少有时间来对知识进行更为细致简单的梳理与讲解，而动量守恒定律较为抽象，不容易理解，且这一定律和其他定律差异较大，使得这部分知识对于学生而言理解起来较为困难且理解过程缓慢，常常出现只能按照公式计算，却不知道为何这样做，这样做的意义在哪里，有时甚至会让学生十分困惑，严重影响学生对于物理学习的热情，因此这部分知识点的讲解应引起教师的高度重视.

一、运动的物体

在学习生活中，经常能够看到运动的物体，在物理中，所有运动的物体都具有一定的速度.根据物理当中有关力学的学习，我们知道，力会改变物体的运动状态，也就是说当一个具有初始速度的物体，在不受到任何力的作用时，则会一直保持其自身的运动状态.

我们可以先想象一个常见的场景，汽车在刹车的过程中，通过刹车系统可以让汽车减速，直至最终停止，这个过程实际上就是摩擦力作用在运动物体上所产生的效果.我们可以再设想一个复杂一些的场景，在台球比赛过程中，通过一个球去撞击另一个小球，碰撞之后静止的小球会向某一个方向运动，这实际上就是一种简单的碰撞场景；再比如，我们将一个乒乓球扔向墙壁时，在乒乓球撞到墙壁后会反弹回来，而墙壁却不会发生丝毫移动，这是一个更为复杂的碰撞的问题.看了这几个常见例子之后，我们不妨再思考一个更为复杂的问题，在这些例子中为什么会出现这种结果，这些运动物体之间相互作用之后，其运动究竟会如何变化的，他们之间的内部联系究竟是什么？

二、动量守恒定律

1.定律描述

根据物理学当中已经得到的动量守恒定律可以很容易的对上述问题进行解释，首先我们来明确这一定律.动量守恒定律指的是如果一个系统不受外力或所受外力的矢量和为零，那么这个系统的总动量保持不变.

这一定律是物理学当中的基本定律之一，除了可以使用在宏观物体的低速运动过程中，还可以是应用在微观物体的高速运动，不论内力是何种类型的力，只要其符合守恒条件，动量守恒定律就可以使用.

2.定律使用

根据动量定理我们知道，Ft=mv2-mv1，那么在动量守恒问题中又是该如何使用呢？

例1 在一个理想的光滑平面上，有一个静止的物体，现有另一个相同物体以速度v0撞向该静止的物体，碰撞之后两个物体会连接在一起，求封装之后的速度和原速度v0的关系？

根据动量守恒定力，有：(m+m)v1=mv0(5)

通过上述两个简单的例子可以看出，对于一个不受外力的系统，其总的动量是一定的.但由于物体之间的相互作用，会使得物体的速度发生变化，最终系统的达到某一平衡状态.

例2 在某一理想光滑平面上，如图所示，有一运动物体A,初始速度为v0，质量为m，其撞向另一个静止物体B，物体B质量为100m，两物体间发生弹性碰撞，求碰撞之后两物体各自的运动速度是多少？

由于物体不受外力作用，所以满足动量守恒定律.

设碰撞之后，物体A的速度为v1，物体B的速度为v2根据动量守恒定律有：

mv1+100mv2=mv0(6)

联立(6)式和(7)式有：

对(8)式进行整理化简之后有:

(101v1+99v0)(v1-v0)=0 (9)

通过这一例子可以看出在动量守恒定律和能量守恒定律联合使用的情况下如何求解物体运动状态，同时也可以发现，当物体质量相差较大时，有可能出现碰撞之后另一物体反向运动的情景.不过需要注意的是，在这一例子中，限定了碰撞类型为弹性碰撞，而在实际生活中，很多碰撞中是非弹性碰撞，这时会引起能量损失，比如例2中给出的问题就是典型的完全非弹性碰撞，在这一问题中，动能损失了原有动能的一半.当然在碰撞问题中还有许多更为复杂的问题，但在这里只是为了给出一个较为简单的讲解流程，所以不对更为复杂的碰撞问题进行介绍.

3.定律的应用条件与简单理解

虽然这一定律使用起来较为简便，但是这一定律并不是在任何情况下都可以使用的，只有当满足一定的条件时才可以使用，我们先来回顾一下定义中提到的条件：如果一个系统不受外力，或者所有外力的矢量和为零.

这一条件实质上是在告诉我们，只有当一个系统和外界之间没有任何形式的动量交换时，才可以使用这一定律对这一系统进行分析和求解.这是因为如果有矢量和不为零的外力作用于系统上时，则会改变系统或系统中某些部分的运动状态，进而改变整个系统所拥有的动量总和，在这一改变的前后，系统中的动量总和必定是不相同的，因此在这种情况下动量守恒定律也就将无法使用了.所以如果我们想要使用动量守恒定律来对一个系统进行分析和求解之前，一定要通过分析来确定该系统满足动量守恒定律的使用条件，不然只会将求解引入错误的方向，而无法得到正确结果.

动量守恒定律是高中物理的重要组成部分，也是考试中的重点，由于考试过程中，不会简单的对这一知识点进行单独考查，而是在一些综合性题目中，通过和其它知识点结合进行综合考查.因此在教师向学生讲解的过程中，应尽可能通过简单又易于理解的方式向学生进行讲解，从而让学生们真正的从根本上理解和使用这一定律，而不仅仅局限在使用这一定律来进行题目的计算.通过让学生真正的理解这一定律，将有助于学生对其它力学定律的理解，在学生正确理解这一定律之后，只需要通过相应的练习，来提升对于各种类型题目的应对能力就能够更为灵活的使用这一定律，同时在不断的解决各类问题的过程中，也将提升学生对于物理学习的热情和积极性.