关于动量守恒定律的几点小思考

裴强

动量守恒定律是自然界中客观存在的一条基本规律，它并不是由牛顿运动定律推导得出来的，它实际上是一条实验定律，同时它比牛顿运动定律有着更广的适用范围。从物理学史看，动量守恒定律也是早于牛顿运动定律发现的。

我们在运用动量守恒定律解决实际问题时，只需要考虑物体相互作用前后的动量，而不用考虑物体相互作用的过程，因此它能够很好地解决由于作用力不好确定而不可应用牛顿运动定律解决的一些问题。这也正是动量守恒定律的优点，同时也为我们提供了一种新的思路和方法来解决力学问题。但是学生在学习中有时会由于理解动量守恒定律不到位而会导致出错，下面就将动量守恒定律的几点思考列举如下。

一、系统所受合外力的冲量为0，系统的动量会守恒

1.对动量守恒含义进行对比分析

根据中学的动量定理的表达式，质点所受合外力为0时，则有mv2=mv1。由于在这个过程中初末动量相等，学生常常会把动量的不变认为是动量的守恒，但是从物理学的动量定理的表达式来看，在Δt内合外力F=0，有mv=恒量。因此动量守恒，不仅要求质点的末动量和初动量相等，而且还要求在质点在运动的整个过程中，质点任一时刻的动量都要保持不变。

2.对动量守恒条件进行对比分析

二、在应用动量守恒定律时应如何选择参考系

在应用动量守恒定律计算系统的总动量的时候，系统内各质点的动量必须是相对于同一惯性参考系的。关于这一点，学生往往会搞错，请看下面的这个例题。

在静止的水面上有一质量m1=120kg的小船，船上站立一质量m2=60kg的人，船长L=8m，最初人和船静止。如果人从船头走到船尾，船将后退多少距离？（水的阻力忽略不计）

三、解决竖直方向的打击问题，重力是否可以忽略

在教学中有这样的一道例题：在用铁锤击打钉子时，知道打击时的速度、打击的作用时间和铁锤的质量，求铁锤在竖直方向上对钉子的平均作用力。本题刚开始忽略了铁锤的重力，只考虑铁锤对钉子的平均作用力。结尾又将打击力和铁锤的重力进行比较，结果重力仅仅为打击力的2%，说明我们在计算打击的平均作用力时，是可以不用考虑铁锤所受重力的。因此也使得很多学生认为解决这类问题，物体所受的重力都可以忽略不计。

其实，在这类问题中重力的忽略是有限制条件的。根据动量定理Ft=p'-p可知，在竖直方向上进行打击时，物体的动量变化p'-p是一有限量，但是当相互作用的时间极短时，F将是一个很大的量，这时物体所受的重力是可以忽略不计的。此外，如果物体具有很大的初动量，比如说铁锤下落的距离很大，铁锤击打钉子的速度很大，那么，动量的变化量p'-p也会很大，这个时候作用力F将会很大，重力是可以忽略不计的。但是除了这两种情况外，重力是不可以忽略不计的，应用动量定理时，作用力F中应包含重力。

近代的理论分析和科学实验探究都表明：在自然界中，从小到如中子、质子等基本粒子间的相互作用，到大到天体间的相互作用，都会很好地遵循动量守恒定律。因此，動量守恒定律是自然界中最普遍、最重要的客观规律之一，另外，它还有着比牛顿运动定律有着更广的适用范围。

编辑 刘瑞彬