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动量守恒定律

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动量守恒定律

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,这个结论叫做动量守恒定律

从这句话也能看出,动量守恒定律研究的是多个物体构成的系统。

动量守恒定律

动量守恒定律是自然界中最重要最普遍的守恒定律之一,它既适用于宏观物体,也适用于微观粒子;既适用于低速运动物体,也适用于高速运动物体。

动量守恒可用运动学公式、牛顿三大定律动量定理推导出来。在此王尚老师建议物理成绩不错的学生可以做个尝试,推导不出来的,可以给王尚公众号teacherws留言。

动量守恒定律的公式

基本公式:m1v1+m2v2= m1v1′+m2v2′ ;此公式为两个物体动量守恒的表达式,多个物体碰撞可以写成:

m1v1+m2v2+……= m1v1′+m2v2′ +……

公式还可以写成:p1+p2=p1′+p2′,或者:Δp1+Δp2=0,Δp1=-Δp2;动量变化也是矢量,因此不能说“系统增加的动量与减少的动量等值”。

如静止的铀核裂变释放α粒子,反冲核和α粒子的动量的动量变化大小相同,方向相反,动量变化的矢量和是零,但两个动量在数量上都增大了。

本文的标题是动量守恒定律基础,因此,我们下文主要来探究动量守恒定律的条件是什么?

动量守恒定律的条件

王尚老师用一句话来做回答,是这样的:在规定的方向上,系统不受“外力”。

这句话共有三个要素:1方向;2系统;3外力;显然,受力分析是动量守恒定律使用的第一步。

1,关于方向的说明:

在探究动量是否守恒的时候,要首先明确方向,一般规定碰撞或运动所在的直线对应的方向(正负两个方向均可)。

2,我们对“外力”的理解:

这个“外力”指的是“外界的力”,与研究系统内部的力无关,什么是内部的力呢?举个例子,比如两个人在理想冰面互推的“推力”,等等。

3,系统的说明:

使用动量守恒定律,必须是两个或两个以上的物体构成的系统,或者爆破为两个物体的整体。总之一句话,我们研究动量的对象是多个物体组成的系统。

4,需要记忆的动量守恒定律模型:

王尚多次给大家讲到过这样的典型模型,在这里给大家一个总结:“光滑面两球相撞”、“冰面互推”、“两个弹簧链接的物体”、“斜面上滑动小物块”、“火箭发射”、“人在船面上走动”、“二起脚”、“粒子裂变”等。

严格意义上来说,动量守恒定律的条件是:

(1)系统不受外力或者所受外力之和为零;

(2)系统受外力,但外力远小于内力,可以忽略不计;(子弹打木块、列车撞接等。)

(3)系统在某一个方向上所受的合外力为零,则该方向上满足动量守恒定律。(物块沿斜面下滑不计任何摩擦力时,水平方向动量守恒。)

(4)全过程的某一阶段系统受的合外力为零,则该阶段系统满足动量守恒定律。

如果你仔细研究的话,就会发现,王尚老师一句话:在规定的方向上,系统不受“外力”,对动量守恒定律前提条件的总结很到位吧。

关于动量是否守恒的一个思考题

如图所示,质量分别为m和2m的物体A与B中间用弹簧连接(焊接),放置于光滑地面的墙角处,用力把B向左推,使得弹簧具有E的弹性势能,并保持B处于静止,然后撤去外力,问A离开墙后弹簧所具有的最大弹性势能为多少?

物理题的图像

大家可以做一下这个题。在解决这个问题的时候,首先要高明白的就是,在各个运动过程中,动量是否守恒?能量是否守恒?

推论:质点系的内力不能改变质心的运动状态

高中物理动量问题是力学的重要难点之一。动量守恒还有一个推论:一个质点系的内力不能改变质心的运动状态。这个推论包含如下的三层含义:

(1)若一个质点系的质点原来是不动的,那么在无外力作用的条件下,这个质心的位置不变。

(2)若一个质点系的质心原来是运动的,那么在无外力作用的条件下,这个质点系的质心将以原来的速度做匀速直线运动。

(3)若一个质点在某一外力作用下做某种运动,那么内力不改变质心的这种运动,比如原某以物体做抛体运动时,突然炸成两块,那么这两块物体的质心仍然继续做原来的抛体运动。这种情况就是导弹在空中爆破的动力学分析问题了。

好,动量守恒定律基础部分就讲到这里,我们的动量还没有讲完,大家可以回到物理教研室目录,去查看动量守恒定律的应用。

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