淺談動量守恒定律的學習

韓恪

摘 要：動量守恒定律是自然界中的普遍規律，是解決相互作用的物體系統做功、能量轉化的重要工具，在力學場、電場以及磁場中均有應用，是高中物理學習的重點和難點之一。針對如何學好動量守恒定律，提出了應把握的幾個問題。

關鍵詞：物理；動量守恒；方法

在教育部頒布的2017年普通高考考試大綱中，將高中物理選修3-5內容列為必考項目。這其中非常重要的內容之一是動量守恒定律的學習和運用。如何學好動量守恒定律成為許多學生面臨的問題。僅僅從字面領會而缺乏對動量守恒定律的深入思考和掌握，會影響運用動量守恒定律解決問題的能力。學好動量守恒定律的內容，應把握以下幾個方面。

一、把握動量守恒定律的實質和適用條件

動量守恒定律研究的是相互作用的物體，即系統。動量守恒定律是指系統每時每刻總動量都保持不變，而非只是末狀態動量等于初狀態動量。因此，動量守恒定律可以表達為四種方式：（1）系統的初動量等于末動量，即p=p0。（2）系統的總動量變化量為零，即？駐p=0。（3）由A、B兩個物體組成的系統動量守恒，則？駐pA=-？駐pB0，即動量增量大小相等，方向相反。（4）由A、B兩個物體組成的系統動量守恒，則m1v1+m2v2=m2v′1，即相互作用前的總動量等于相互作用后的總動量。

動量守恒定律的適用條件為：（1）系統不受外力或者所受合外力為零。（2）系統所受的外力遠小于所受的內力，且內力的作用時間極短，可以忽略不計。例如，考查子彈入射靜止在地面上的木塊過程中，由于木塊受到地面的摩擦力，在子彈穿入木塊的過程中，由于木塊受到地面的摩擦力，在子彈穿入木塊的過程中，合外力不為零，但系統在某一方向上不受外力或所受外力之和為零，或系統在某一方向上所受的外力遠小于所受的內力，系統在該方向上動量守恒。例如，系統在x軸方向上合外力為零，而在y軸方向、z軸方向上合外力不為零，就整個系統而言，動量不守恒，但沿x軸方向的分動量仍然是守恒的。

二、注重用動量守恒定律分析問題的方法

運用動量守恒定律分析解決問題，要注意以下幾個方面：（1）整體性，即動量守恒定律是對一個系統而言，是一個整體。組成系統的可以是兩個物體，也可以是多個物體。既可以是宏觀物體，也可以是微觀粒子；（2）矢量性，即動量守恒是指系統內部各部分動量的矢量和保持不變。因此，在應用動量守恒定律列方程時要選取正方向；（3）同一性，即動量守恒定律中的動量均是對同一慣性參考系而言。（4）瞬時性，即系統在某一時刻的動量是指此時刻系統內部各部分的瞬時動量的矢量和。物體在發生碰撞時，所用時間極短，可以認為物體的位置來不及改變，對于多物體碰撞，通常是只選擇直接碰撞的兩物體列動量方程，認為碰撞未波及其他物體。

三、重視幾類模型

1.碰撞模型

碰撞是兩物體在很短時間內相互作用的過程。碰撞過程很短，作用力強，一切外力（如重力、阻力等）的影響可以忽略，相碰物體的總動量守恒。根據碰撞過程中有無能量損失，可以分為完全彈性碰撞、非完全彈性碰撞和完全非彈性碰撞。

2.人船模型

該模型反映了物體在一對作用力和反作用力（系統的內力）的沖量作用下，系統內物體動量的變化。在水平方向上，系統不受外力作用，因而系統的總動量保持不變。

3.子彈打木塊模型

該模型是一種完全非彈性模型，涉及力與運動、動量、動能定理、動量守恒等。一方面子彈擊中光滑水平面上靜止的木塊，動量守恒。另一方面，子彈在木塊中穿行有摩擦力做功，系統的機械能不守恒，且子彈減少的動能轉化為熱能。

總之，動量守恒定律涉及高中物理的各個領域，只有正確理解動量守恒定律的實質和適用條件，把握運用動量守恒定律解決問題的方法，才能綜合運用動量和能量的觀點解決物理問題。

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