动量守恒定律是高考物理的一个重难点,也是常考点。从命题来看,动量守恒定律往往和其他考点,如动能定理、机械能守恒、牛顿定律等联系命题,难度大、分值高。这篇文章讲解动量守恒定律的基本概念,守恒成立的前提条件,以及实验,验证动量守恒定律的实验基本方程及推导过程。

学校一角

动量守恒定律基本内容

对一个系统,如果不受外力或所受到的外力的矢量和为零,则系统的总动量保持不变,这就是动量守恒定律。
同学们要注意的是,动量是矢量,在应用动量守恒定律解题前,要规定研究问题的正方向。
动量守恒定律是自然界中最重要最普遍的守恒定律之一,它既适用于宏观的巨大物体,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。动量守恒可用运动学公式、牛顿运动定律和动量定理推导出来。

动量守恒定律的物理公式

基本公式:m1v1+m2v2= m1v1′+m2v2′;
此公式为两个物体动量守恒的表达式。
多个物体碰撞可以写成:
m1v1+m2v2+ m3v3+……= m1v1′+m2v2′+ m3v3′+……
公式还可以写成:p1+p2=p1′+p2′
或者:Δp1+Δp2=0,Δp1=-Δp2;
虽然文章前面提到了,不过物理网编辑们还是要在这里提醒大家:使用动量守恒定律一定要规定好正方向,所有动量的书写,前面要用+-表示出来。

前提条件

成立条件:系统不能受到”外力”的作用;或者外界的力的代数和为零(等效于没有受到外力作用)。
只有满足上述条件,同学们才能使用动量守恒定律解题。不满足,不能用。在解题时,不能看到动量二字,就用动量守恒。

实验原理的验证

动量守恒定律实验实验原理介绍
动量守恒定律实验示意图

在实验中,我们要验证的是方程:m1·OP=m1·OM +m2·ON是否成立。
让质量较大的小球m1从斜槽上滚下,与放在斜槽末端的质量较小的小球m2发生正碰,碰前m1的入射速度为υ1,两球总动量为m1υ1.碰撞后,入射小球m1的速度为υ1′,被碰小球m2的速度为υ2′,两球总动量为队m1υ1′+m2υ2′,根据动量守恒定律,应有
m1υ1=m1υ1+m2υ2
如果测出两球的质量m1和m2及两球在碰撞前后的速度υ1、υ1′、υ2′,代入上式,就可以验证动量是否守恒.
用天平可测出两球质量m1、m2.
用平抛运动知识可以测出其速度:因它们下落的高度相同,故飞行时间相同,设为t,则它们飞行的水平距离s=υt,在图中有
OP=υ1t……①
OM=υ1′t ……②
ON=υ2′t ……③
如果实验中测得的m1、m2,OP、OM、ON满足关系
m1·OP=m1·OM +m2·ON
把①②③代入上式后消去t可得到mυ1= m1υ1′+ m2υ2′
结论:验证了m1·OP=m1·OM +m2·ON;式子是成立的,就验证了动量守恒定律。

动量守恒定律实验注意事项

多次测量确定小球平均落点的方法
(1)先不放上被碰小球,让入射小球从斜槽上某一高度处滚下,重复10次,用尽可能小的圆把所有小球落点圈在里面,圆心P(如图8.6-1所示)就是小球落点的平均位置;
(2)把被碰小球放在斜槽前端边缘处,让入射小球从原来的高度滚下,使它们发生碰撞,重复10次,用上述方法找出碰后入射球平均落点位置M和被碰小球平均落点位置N;
(3)要调节好实验装置,使固定在桌边的斜槽末端点的切线水平,使小支柱与槽口间距离等于小球直径,而且两球相碰时处在同一高度,碰撞后的速度方向在同一直线上;
(4)应使入射小球的质量大于被碰小球的质量;
(5)应使入射小球每次从槽上相同位置由静止滚下.可在斜槽上适当高度处固定一挡板,使小球靠着挡板,然后释放小球;
(6)白纸铺好后不能移动。

参考文献

动量守恒http://gaozhongwuli.com/zongjie/kaodian/43176.html

作者

文章作者:崔哲;校正:徐宏兵;转载本文应保留原貌且必须注明原文作者及下方链接。

文章首发地址:高中物理网,转载必须注明,标明作者并维持文章原貌。

王尚微信公众号

留言板:物理成绩很差,如何对付它?

来源:高中物理网 本文笔者与同学们聊聊物理学习方法。文章开始,请同学们冷静思考下什么样的学习方法是科学的、高效的,自己的能力是否...

物理学习的八大好习惯

1、常常回想记忆的习惯。物理记忆不像英语或语文,要死记硬背的很少。但要记住的东西必须记得非常准,因为一两个词错了题就可能整道题就...

初中物理考点解析之验电器的原理

初中物理学习问题与齐思源老师的答疑。 作者,齐思源,北京市物理教师,王尚老师物理教研梯队成员。 文章版权地址(n.chuzhongwuli.com...