動量的變化與守恒

摘 要：動量問題是高中物理的難點，“動量定理、動量守恒定律”這兩條理論的復雜性將學生帶進了一個很難理解的領域，其表達式的矢量性又增加了學習的難度，因而大部分學習在解決這類問題時都不能夠得心應手，那是因為沒有從本質(zhì)上去理解動量以及動量的變化。

關鍵詞：動量定理 守恒定律 高中物理

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）08（c）-0097-01

課本上動量定理的內(nèi)容是：物體在一個過程中始末動量的變化等于它在這個過程中所受力的沖量。力、沖量、動量的變化，它們之間存在一個什么樣的關系呢？力是一個瞬時量、沖量是一個過程量、動量的變化是一個過程量，力在時間上的累積就是沖量，沖量是動量變化的原因，力描述的便是動量變化的快慢了。

例如：用一個質(zhì)量為M的鐵錘，將釘子A沿豎直方向打入木板B中，打擊釘子前的瞬間錘子速度是向下的VO，打擊時錘子和釘子一塊向下運動，直到速度變成零，錘子與釘子的作用時間為t，如圖1所示，計算錘子對釘子的平均打擊力F。

解析：因為錘子在每一次打擊中動量變化比較明顯，所以此題選擇以錘子為研究對象，來計算釘子對錘子的平均打擊力。規(guī)定向下為正方向，由動量定理有：

解上式，得

由牛頓第三定律知：錘子對釘子的平均作用力F=mg方向：豎直向下

上題是一道比較常見的動量問題，解決方法也比較傳統(tǒng)，如果將系統(tǒng)理論融入動量定理中，又可以得到以下兩條結論。

1 如果合外力沖量為0，則系統(tǒng)動量守恒

例如：分析下列情況中系統(tǒng)的動量是否守恒（ ）

A.如圖2所示，小車停在光滑水平面上，車上的人在車上走動時，對人與車組成的系統(tǒng)

B.子彈射入放在光滑水平面上的木塊中，對子彈與木塊組成的系統(tǒng)（如圖3）

C.子彈射入緊靠墻角的木塊中，對子彈與木塊組成的系統(tǒng)

D.斜向上拋出的手榴彈在空中炸開時

解析：對于A、B，因為系統(tǒng)所受合外力為0，所以動量守恒；對于C，墻對系統(tǒng)所施加力的沖量不為0，動量不守恒；對于D，手榴彈爆炸時雖然受到外力，但外力遠小于內(nèi)力，加之作用時間極短，因而所產(chǎn)生的沖量對系統(tǒng)內(nèi)成員物體動量的影響可忽略。當然，對整個系統(tǒng)動量的影響便可忽略，此過程可認為系統(tǒng)動量守恒。

選擇：ABD。

2 合外力沖量不為0，系統(tǒng)動量會發(fā)生變化，變化量與合外力的沖量在數(shù)值上相等

例如：木塊和鐵塊的質(zhì)量分別為m和M，用線連接起來放在水中，木塊的密度小于水的密度。放手后一起以加速度a加速下降，經(jīng)時間后線斷了，再經(jīng)時間，木塊速度為零，當木塊速度為零時，鐵塊速度為多少？

解析：以木塊和鐵塊所組成的系統(tǒng)為研究對象，系統(tǒng)所受合外力為，作用時間；系統(tǒng)初態(tài)動量為，末態(tài)動量為。所以由動量定理有：

解得：

物理學中每一條理論告訴我們的是物質(zhì)世界的某種規(guī)律，在這種規(guī)律指導下所產(chǎn)生的公式便是解決問題的規(guī)則，只有準確把握規(guī)律才能理解規(guī)則，進而創(chuàng)造出解決實際問題的具體方式，這樣一來，沉悶的物理問題便活潑起來，有了生命、有了味道。

參考文獻

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