高中物理动量守恒的六种模型(建立高中物理之树)

高中物理动量守恒的六种模型(建立高中物理之树)(1)

碰撞过程中的动量守恒其实非常简单,我们觉得难是因为没有认真思考碰撞过程究竟是什么样的,动量改变的原因究竟是什么。看完本文,你会觉得动量守恒分析简直不要太简单。

动量的"传递"

涉及到动量守恒的问题,基本都伴随着碰撞。因此要分析动量是否守恒。有必要先理解碰撞过程中动量是怎么"传递"的。

我感打赌大部分同学学到动量时,都是靠记住mava1 mbvb1=mava2 mbvb2。但是却不知道这个过程究竟是怎样的。不知道过程,在外在条件产生变化时就会做错题。

过程其实很简单,碰撞这个动作一定不是个瞬间就能完成的动作,即使是弹性碰撞,也有个碰撞时间的。这个碰撞时间是动量传递的核心。还记得上篇文章我们说过,因为力在一个物体上作用了一定时间才产生了动量。因此在A碰撞B的过程中,A受到B的作用力,这个力作用在A身上,作用时间为碰撞时间t。力作用在A上一段时间,因此A的动量发生了改变。而B也一样。B受到A的作用力,作用时间为t,动量发生了改变。

为什么我要在传递上打引号呢?因为你看在上面这个过程中,A和B并没有给对方动量。而是他们之间的作用力和反作用力作用了一定时间,改变了双方的动量。所以碰撞过程中根本没有动量的传递,是因为A和B持续受力了,这才是他们动量改变的原因!不是所谓的谁给了谁。

动量守恒

了解了碰撞过程中动量改变的原因,这时候我们分析碰撞过程中动量是否守恒就简单了。如果碰撞过程中A和B只受到彼此的作用力,那么因为这俩力大小相等方向相反且作用的时间一样,所以这俩动量也是大小相等方向相反,彼此抵消了。这俩物体的动量就守恒。

反之,如果碰撞过程中有其他力,比如摩擦力,那么我们只要分析每个物体受到的力大小,方向,从而求出这个力在在每个物体上产生的动量。如果碰撞过程中合外力为0,表示这些力产生的动量互相抵消了,所以动量守恒。合外力为0则动量守恒。

再次强调一下,我们分析的时候不看碰撞前和碰撞后,只看碰撞过程这小小一段时间的受力情况。

弹性碰撞和非弹性碰撞

所有的教辅材料在讲到动量守恒时都要分弹性碰撞和非弹性碰撞,这简直是把简单问题复杂化!弹性碰撞和非弹性碰撞跟动量是否守恒根本一点关系都没有!弹性碰撞和非弹性碰撞其实没有本质的区别,只是非弹性碰撞的碰撞时间更长一点而已。而动量是否守恒和碰撞时间无关,只跟是否受外力有关。因此你脑子里忘掉什么碰撞后粘在一起啦、子弹打进木盒里啦这些所谓的碰撞固定套路分析。动量就是力作用一定时间的产物,动量守恒就是受力分析,就这么简单。

干货总结

1.碰撞的过程不是瞬间完成的,一定有碰撞时间

2.碰撞过程中没有动量的传递,每个物体之所以动量变了是因为受力

3.合外力为0,动量守恒

4. 我们分析的时候不看碰撞前和碰撞后,只看碰撞过程这小小一段时间的受力情况

5. 弹性碰撞与非弹性碰撞与动量守恒无关

6.忘掉各种碰撞模型,分析动量守恒就是受力分析

思考

为什么弹性碰撞和非弹性碰撞不会影响动量守恒,但是会影响动能守恒呢?我建议你思考一下,之后我们会讲动能守恒。

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