程文琪

對于高中物理課堂涉及的動量守恒定律的建立，曾經發(fā)揮過重要作用的歷史人物就是我們初中時代就接觸過的比薩斜塔實驗者伽利略。作為一個對物理知識如癡如醉的科學家，伽利略曾經在他的實驗室中完成了這樣一次獨特的擊打實驗：當他用錘子擊打被懸掛起來的鐵球時，鐵球在受到擊打力度相同的情況下，震蕩的高度不同。當時伽利略認為這種情況是球的質量、大小不同造成。后來，另一位出色的物理學家Cartesian對伽利略留下的資料進行進一步的分析和完善，明確了我們現在熟知的動量守恒的概念及定義。

一 動量守恒定律的基本概念

（一）定義

Cartesian發(fā)現，對于相互作用的物體，如果受應力物體的動量發(fā)生了變化，則被施加物體的動量也會發(fā)生變化。他的實驗和理論表明，如果兩個（或更多）相互作用的物體被認為是一個系統(tǒng)，在系統(tǒng)沒有外力影響，或外力的矢量和為零的情況下，這個系統(tǒng)的總動量將不會發(fā)生改變。

（二）表達式

1.P = P'，即相互作用前的總動量等于動作后的總動量。

2.P₁ + P₂ = P₁'+ P₂'或m₁v₁ + m₂v₂ = m₁v₁'+ m₂v₂'。該公式適用于線性動作之前和之后的運動量。

3.P'-P = 0，系統(tǒng)總動量增量為零。

4. P⁺ = P^-，交互系統(tǒng)的系統(tǒng)增量等于系統(tǒng)的逐步降低量。

（三）應用條件

在系統(tǒng)中沒有外力，或總外力為零的條件下。

（四）適用范圍

Cartesian發(fā)現，動量守恒定律的適用范圍較廣，不僅適用于萬有引力、電磁力和分子間相互作用的系統(tǒng)，還適用于宏觀、微觀、高速、低速物理系統(tǒng)，并且在特殊條件下還適用于操作模式不明確的物體系統(tǒng)。因此，學生需要深入系統(tǒng)地學習和理解動量守恒定律及相關知識。

二 動量守恒定律的基本解題方法

（一）運用動量守恒定律解題的步驟

1.闡明研究對象，即由兩個或更多個對象組成的系統(tǒng)。

2.分析系統(tǒng)的功率，并確定系統(tǒng)的動量是否守恒。

3.選定研究對象正方向，以確定交互前后系統(tǒng)的動量值。

4.建立具有相同地面參考系的動量守恒公式。

（二）動量守恒定律的例題選擇

兩個球a和b通過一根細線連接，中間價通過壓縮彈簧放置在水平面上。

已知：

1.兩個球a和b的質量分別為m₁和m₂，并且2m₁ = m₂;

2.兩個球a和b與水平面的動水平摩擦因數分別為u₁和u₂，并且，u₁ = 0.5u₂;

3.當細繩被切斷后，兩個球a和b開始移動，并且離開彈簧的速度不為0。

解答：

當a的速度為v₁時，b的速度值

（三）解題思路

在兩個球a、b與彈簧分離之前，可以將三者視為同一個系統(tǒng)。此時，這兩個球的摩擦力應該分別是u₁m₁g和u₂m₂g，然后大小相等、方向相反并且得到的力矢量為0;

如果兩個球a、b與彈簧分離之后，它們之間失去了相互作用，則可以認為他們獲得的外力矢量仍為0。那么根據動量守恒定律，它們的總動量守恒仍然保持為0，因此在從切斷細線到物體呈現靜止的整個過程中，兩個球a、b的動量守恒保持為0。

（四）解題步驟

解：根據動量守恒定律，當球a的速度為v₁時，b的速度不為零，b的速度設為v₂。

1. m₁v₁+m₂v₂=0

2. 2m₁=m₂

因此，v₂ = -0.5v₁，二者方向相反^[1]。

三 應用動量守恒定律時的特別注意事項

（一）參考框架的選擇

參考框架的選擇必須相同。在初中物理學中，地面通常用作參考系統(tǒng)。速度v與參考系的選擇有關，速度v₁和v₂在兩個物體相互作用之前，并且相互作用后的速度v₁'和v₂'必須是相同的參考系標準值。

（二）物體運動狀態(tài)

物體對象的運動狀態(tài)必須保證同時移動。動量是狀態(tài)量，僅意味著即時。動量守恒定律指的是系統(tǒng)中任何時刻的恒定動量。因此，學生在寫守恒公式的過程中，相互作用之前的總動量（m₁v₁ + m₂v₂）中，v₁和v₂必須是動作前兩個物體的瞬時速度;而在相互作用之后的總動量（m₁v₁'+ m₂v₂'）中，v₁'和v₂'必須是物體在相互作用后的瞬時速度。

（三）動量守恒方程的矢量性

動量守恒方程是一個矢量方程，因此，學生在應用動量守恒定律時，需要注意動量的向量性質。如果系統(tǒng)中物體相互作用之前和之后的速度在同一條線上，則正方向可以簡化為具有正負號的代數運算。并且，動量守恒定律的系統(tǒng)作用力是一對作用力和反作用力，其大小相等，方向相反，他們對系統(tǒng)的沖合為零，但內力可以改變系統(tǒng)中各個對象的動量^[2]。實際上，當兩個物體相互作用時，兩側的動量由于相互沖量而發(fā)生變化，兩個相互作用物體的動量變化總是相等且相反。

結語

綜上所述，為了幫助學生更好地吸收高中物理教學中動量守恒的重要知識和，本文逐步分析其定義。

參考文獻：

[1] 劉清發(fā). 應用《動量守恒定律》應抓好三個關鍵[J].河北理科教學研究，2018（02）：16-18.

[2] 梁文潔. 高校物理力學動量守恒教學研究[J].科技信息，2013（17）：200.