2013年太空授课物理原理知识点：动量守恒定律

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对于此次太空授课，是我国利用载人航天飞行普及航天知识的一次尝试。授课内容主要是介绍失重条件下物体运动的特点、液体表面张力的作用，加深学生们对质量、重量以及牛顿运动定律等基本物理概念的理解。目的是向中小学生传递航天科学知识，进一步激发广大青少年对宇宙空间的向往、对学习科技知识的热情。

全面理解动量守恒定律

定义：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。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。

动量守恒定律的适用条件：

(1)系统不受外力或系统所受的外力的合力为零。

(2)系统所受外力的合力虽不为零，但比系统内力小得多。

(3)系统所受外力的合力虽不为零，但在某个方向上的分力为零，则在该方向上系统的总动量保持不变——分动量守恒。

注意：

(1)区分内力和外力。

碰撞时两个物体之间一定有相互作用力，由于这两个物体是属于同一个系统的，它们之间的力叫做内力;系统以外的物体施加的，叫做外力。

(2)在总动量一定的情况下，每个物体的动量可以发生很大变化。

例如：静止的两辆小车用细线相连，中间有一个压缩的弹簧。烧断细线后，由于弹力的作用，两辆小车分别向左右运动，它们都获得了动量，但动量的矢量和为零。

动量守恒的数学表述形式：

(1)p=p′

即系统相互作用开始时的总动量等于相互作用结束时(或某一中间状态时)的总动量。

(2)Δp=0

即系统的总动量的变化为零.若所研究的系统由两个物体组成，则可表述为：

m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′ (等式两边均为矢量和)

(3)Δp1=-Δp2

即若系统由两个物体组成，则两个物体的动量变化大小相等，方向相反，此处要注意动量变化的矢量性。在两物体相互作用的过程中，也可能两物体的动量都增大，也可能都减小，但其矢量和不变。

动量定理与动能定理的区别：

动量定理Ft=mv2-mv1反映了力对时间的累积效应，是力在时间上的积累。为矢量，既有大小又有方向。　动能定理Fs=1/2mv2-1/2mv02反映了力对空间的累积效应，是力在空间上的积累。为标量，只有大小没有方向。

系统内力只改变系统内各物体的运动状态,不能改变整个系统的运动状态，只有外力才能改变整个系统的运动状态,所以，系统不受或所受外力为0时，系统总动量保持不变.

爆炸与碰撞的比较：

(1)爆炸，碰撞类问题的共同特点是物体的相互作用突然发生，相互作用的力为变力，作用时间很短，作用力很大，且远大于系统所受的外力，故可用动量守恒定律处理。

(2)在爆炸过程中，有其他形式的能转化为动能，系统的动能在爆炸后可能增加;在碰撞过程中，系统总动能不可能增加，一般有所减少转化为内能。

(3)由于爆炸，碰撞类问题作用时间很短，作用过程中物体的位移很小，一般可忽略不计，可以把作用过程作为一个理想化过程简化处理，即作用后还从作用前的瞬间的位置以新的动量开始运动。

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