高考中动量守恒定律的综合应用

杨黎明

摘 要：动量守恒定律是自然界存在的一种客观规律，不仅在高中物理学习中具有重要的作用，同时在实际的生活生产中也具有广泛的应用。在新课改的背景下，高考也开始注重学生基本物理素养的考查，让学生能够理论联系实际，在具体问题中创新性运用物理基本知识和规律，提高学生的物理探究能力，促进学生物理素养的发展。

关键词：高中物理;动量守恒定律;综合应用

高中物理知识向来以抽象性著称，对学生的思维能力和应变能力有很高的要求，这就使得学生常常对物理具有恐惧的心理。因此，高中物理教师要结合物理知识的本质规律，对动量守恒定律进行归纳，让学生能够掌握动量守恒定律的内涵与外延，从而提高学生的物理自主学习能力，增强学生的物理知识应用能力。

一、动量守恒定律

“动量”最早由伽利略提出，此后笛卡尔对动量概念进行了完善，但是当时的物理学体系还不发达，“质量”概念也没有确立，速度的方向性也不在物理的研究范围，因此“动量”只是一个名词，其在物理学中的意义并不明确。此后，牛顿在定义了质量概念以后，对动量进行了明确的表示“运动的量是用它的速度和质量一起来量度的。”因此，动量的公式可以表示为，即物体质量和速度的乘积，同样是一个矢量。

在高中物理知识中，动量也是物体能量的一种，遵循守恒定律，即定量守恒定律。为了更好地理解动量守恒定律，教师可以先引入冲量，即对物体作用一段时间后，物体所积累能量的物理量，，冲量是一个过程量。因此，将牛顿第二定律加上时间，即。则物理所受到的冲量等于物体动量的增加量，由此可以得出，如果物体不收到外力的作用，那么物体的动量也将不会改变，即物体的动量守恒，由于动量是矢量，因此动量守恒也具有方向性。

二、动量守恒在碰撞问题中的应用模型

高中物理中涉及的碰撞主要是弹性碰撞与非弹性碰撞，其中弹性碰撞过程中，物体的动能和动量都守恒，而在非弹性碰撞过程中，物体的动量守恒。教师可以通过模型的构建来让学生更好地理解碰撞中的动量守恒，提高学生动量守恒的综合应用能力。在弹性碰撞中，如图所示光滑的平面上A小球以速度vA碰向静止的B小球，A、B小球的質量分别为mA、mB，A、B之间发生的弹性碰撞，则mAvA=mAv’A+mBv’B，并且;由此可以得出碰撞后A、B的速度、，因此，可以得出，当A球质量远小于B球，碰撞后A球会被以原速度弹回，B球几乎不动;当A球质量等于B球，碰撞后A球静止，B球以A球的速度继续前行;当A球质量远大于B球，碰撞后A球速度几乎不变，B球以A球速度的2倍飞出。

三、动量守恒在碰撞问题中的综合应用

例题：竖直面内一倾斜轨道与一足够长的水平轨道通过一小段光滑圆弧平滑连接，小物块B静止于水平轨道的最左端，如图（a）所示。t=0时刻，小物块A在倾斜轨道上从静止开始下滑，一段时间后与B发生弹性碰撞（碰撞时间极短）;当A返回到倾斜轨道上的P点（图中未标出）时，速度减为0，此时对其施加一外力，使其在倾斜轨道上保持静止。物块A运动的v–t图像如图（b）所示，图中的v1和t1均为未知量。已知A的质量为m，初始时A与B的高度差为H，重力加速度大小为g，不计空气阻力。

（1）求物块B的质量;

（2）在图（b）所描述的整个运动过程中，求物块A克服摩擦力所做的功;

（3）已知两物块与轨道间的动摩擦因数均相等，在物块B停止运动后，改变物块与轨道间的动摩擦因数，然后将A从P点释放，一段时间后A刚好能与B再次碰上。求改变前后动摩擦因数的比值。

解析：本题第一小问，通过已知知道A的质量和高度，求B的质量，这就可以通过动量守恒定律和机械能守恒定律进行求解。即，由此可得mB=3m。第二小问需要运用动能定理列出A物体下滑过程和上升过程中能量转化关系，再通过运动学知识、几何知识构建路程与时间、高度的关系，从而有效解决问题。第三小问主要通过动能定理，构建起动摩擦因素改变前后的等量关系即可。

总之，动量守恒定律是高考中的一个重点，也是学生不易理解的难点，尤其是结合运动学知识，不仅要求学生能够综合运用动量守恒定律和动能定理，还需要对其中的其它外力作用效果进行分析。因此，教师要引导学生掌握动量守恒定律的本质，能够根据试题的要求进行知识的综合运用，将所学的知识融会贯通，有效提高学生的解题能力。

参考文献

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