動量概念解決物理問題的三種典型方法分析

孫輝

【摘要】動量定律和動量守恒定律是自然界最為重要的規律之一。同時這一塊知識也是中專物理教學的重點知識中的難點，本文主要結合教學實踐，就動量概念解決物理問題的三種比較典型的方法進行了分析，以幫助更多學生可以更好掌握動量的概念，學好物理知識

【關鍵詞】動量概念；典型方法；物理問題

中專物理教學中，處理和解決好動量問題，是力學的一個難點知識。多年的教學實踐發現，在物理教學中，運用動量守恒定律以及動量定理來研究在碰撞中動能變化的相關問題，是十分重要的。以下主要結合物理教學的實踐，就動量概念解決物理問題中比較典型問題進行了探討分析。

1 使用系統的動量定律來分析和解決物理問題

系統所受到外力給予的總的沖量的和等于系統總動量的變化，這可以用來表達系統動量的定理。這主要可以用來解答那些不需要求解系統內部的各個物體之間相互作用力的相關問題。用上述的定理來解決動量定理可以使得問題變得更加的明確和簡單。以下通過例題來進行說明：

例1：如圖1所示，水平粗糙的地面上放了一塊傾角是?的斜面體，質量為M，且斜面體的表面是粗糙的，并且有一質量為m 的小滑塊以初速度為V0在斜面上滑行，在經過了時間t之后滑到了斜面上某個位置的時候速度是零，在小滑塊上滑的過程中斜面體保持了不動，求這個過程中，水平地面對于斜面體的支撐力和摩擦力是多少？

分析：將滑塊和斜面體作為整體來研究其受力的情況，這個系統整體受到的外力主要有重力（m+M）g，靜摩擦力f（斜面體和滑塊之間的相互作用的摩擦力和彈力為內力），地面對于整個系統的支持力則為N。在圖中建立和圖1中所述的坐標系，對整個系統在水平方向和豎直方向應用動量定理可知

因此可知

2 動量守恒中研究對象的選取問題

在進行物理題目的解答的過程中，要想很好的處理好動量守恒的問題，關鍵是要對動量守恒進行更為徹底的理解。很多學生在學習動量守恒定律的時候，大多只注重動量守恒定律的條件以及動量的矢量性等等方面的內容，對動量守恒的內在規律的理解則關注的比較少。往往在研究動量守恒定律時候，所給出了條件會是由幾個相互作用的物體來共同組成。因此在處理物理問題時，如果沒有弄清楚所要研究的對象，就不可能更為準確的去把握動量守恒定律。

例2：如圖中所示，質量為m 的拖車和質量為M的小車之間用一根不可伸長的細繩來進行連接，且地面光滑，一個質量為m0的物體是放置于拖車的前端，且該物體和拖車之間的摩擦因素是μ，在開始的時候，小車以速度V向前進行行駛，細繩松弛，拖車和小物體都處于靜止狀態，求物體相對于拖車滑行的距離。

分析：一開始的時候小車以速度V會向前行駛，在小車的行駛的過程中，松弛的細繩會逐漸被拉直，這會使得小車和拖車在很短的時間內速度發生變化，可以用V1來表示，這個過程中，物塊沒有參與到相互的作用，處于相對靜止狀態。因此可以來選取小車和拖車之間的關系來進行分析，由動量守恒定律可以得知：

之后，小物體相對拖車滑行的過程中，因為物塊和拖車之間是存在著滑動摩擦力，因此這時拖車、物塊和小車是共同參與作用的，因此要選擇三者共同的作用的物體系來進行分析，將共同速度可以設為V2，依據動量守恒定律可以得出

這時候假設物塊相對于拖車的滑行距離是S，則可以得出

根據①②③可以直接求出S

根據①②③可以直接求出S

3 運用動量以及動能的變化來處理碰撞的問題

兩個物體之間，因為在比較短的時間發生了相互的作用而使得各自的動量發展了變化，這就是碰撞。在兩個物體發生碰撞的時候，其相互作用的內力往往作用力比較大，且時間非常的短，因此，在一般情況下，可以忽略系統所受到的一些常見的外力。所以，這種碰撞問題可以用動量守恒定律來進行處理。同時，碰撞之后內力作用所產生的形變使得碰撞后的動能不會大于系統在碰撞之前的動能。

例3：兩球A 、B 在光滑水平面上沿同一直線， 同一方向運動， m A， = 1 k g ， m B， = 2 k g ，VA=6m/S， VB=2m/S，當A 追上B 并發生碰撞后，兩球A 、B 速度的可能值是

取兩球在碰撞之前的運動的方向為正，那么在碰撞之前，系統總的動量為

在碰撞之前，系統總的動能可以表示為EK=? mA，VA2+? mB VB2=22J，在碰撞之后EK≦22J，使用排除法可以排除C和D選項。選項A中經過仔細分析，和實際情況不符合，碰撞之后的A球不可能會沿著原方向比球B的速度會更快，所以本題只能選擇B。

在討論碰撞碰撞問題的時候，應該考慮動量守恒，在碰撞前后，系統的總動量會保護不變，其次從動能的角度來分析，碰撞后系統的動能會小于或者等于碰撞前系統的動能，另外要綜合考慮實際情況。只有這樣，才能更為合理、客觀的利用動量變化的不同形式來進行分析和判斷。

參考文獻：

[1]柳利芳，包美紅. 例談動量關系在習題中的應用[J]. 物理教學探討，2008（06）

[2]邵聰躍. 動量定理在動量守恒類問題中的應用[J]. 物理教學探討，2008（06）