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      《動量守恒定律》教學

       新用戶65120Joi 2022-06-20 發(fā)布于山西
      由追尋碰撞過程中的守恒量而“牽扯”進來的這一大眾物體,在本節(jié)內(nèi)容中,繼續(xù)作為載體來配合探究動量這個守恒量守恒的原因。

      通過上一節(jié)的學習可知:一個物體動量變化的原因是因為合力的沖量作用。上面實驗中,兩個物體總的動量保持不變,原因又是為何?

      將兩個物體分開來看,若總的動量保持不變,而單個物體的動量發(fā)生變化,則兩個物體的動量變化只能等大反向,根據(jù)動量定理再追原因,則兩物體所受合力需等大方向,而且作用時間相同。

      分析上邊幾個例子,碰撞時,與速度方向平行的,可改變速度的力,都屬于兩物體之間的相互作用力,根據(jù)牛頓第三定律,碰撞時一對相互作用力恰好滿足等大、反向、共線、同時的條件,兩物體動量守恒是一種必然結果。

      推廣:若兩物體碰撞時,除了相互間的作用力外,還有其它力的參與,兩物體的動量還會保持不變嗎?

      若問結果,還得看原因。參與碰撞的兩物體之間的相互作用力根據(jù)動量定理可知不會對總動量有影響。若還有其它力,需要考慮其他力的合力,同樣根據(jù)動量定理,若其它力的合力為零,則總動量還是不會改變,若不為零,則總動量會發(fā)生變化。而且,可由動量定理求得總動量的變化。

      對這類碰撞問題的分析可得兩個普遍結論:
      1.若系統(tǒng)(兩個物體以上的物體系)除內(nèi)力外不受外力或外力之和為零,則系統(tǒng)的動量在系統(tǒng)內(nèi)物體之間有相互作用時不發(fā)生變化。這便是大名頂頂?shù)膭恿渴睾愣?,是一個有條件的定律。
      這個定律同時定義了幾個概念:
      系統(tǒng):實質就是個物體系
      內(nèi)力:組成系統(tǒng)的內(nèi)部物體之間的相互作用力
      外力:組成系統(tǒng)的物體受到的系統(tǒng)外物體施加的作用力

      動量守恒的原因是外力沖量為零,內(nèi)力無論多大不影響系統(tǒng)動量。能理解動量變化的原因,也就可以找到動量守恒的條件。

      2.若系統(tǒng)所受的外力之和不為零,則系統(tǒng)動量的變化等于外力的沖量和。相當于將動量定理應用于物體系。單體動量變化與物體所受的合力沖量相等,系統(tǒng)動量的變化只與外力沖量相等。可以把這個規(guī)律看作是系統(tǒng)的動量定理,有了這個認識,動量守恒定律可看作是系統(tǒng)動量定理的特殊情況。

      學習完動量守恒定律之后,容易和機械能守恒混淆,內(nèi)力、外力、保守力、其它力,一大堆長的像但內(nèi)涵相差甚遠的力會造成認知上的極度混亂。需要對動能、動量準確理解,對其變化的原因能準確分析,就會逐步理解這些概念的含義,進一步理解這些規(guī)律。

      從牛頓運動和勻變速直線運動出發(fā),結合點數(shù)學微積分的知識,逐漸走出了力學的獨特道路。單獨分析力的作用效果,就是產(chǎn)生了加速度,改變了速度。力和空間相結合,就可改變物體(系統(tǒng))的能量。力和時間相結合,就可改變物體(系統(tǒng))的動量。

      高中階段力學的主要規(guī)律至此全部學習完畢,剩下的就是分情況應用。



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