一、动量守恒定律的推导
有两位同学静止在滑冰场上,不论谁推谁一下,两个人都会向相反方向滑去,他们的动量都发生了变化,他们的总动量在推动前后是否发生了变化?
提示:他们的总动量保持不变。
1.建构碰撞模型:
如图中在光滑水平桌面上做匀速运动的两个物体A、B,质量分别是m1和m2,沿同一直线向同一方向运动,速度分别是v1和v2,v2>v1。当B追上A时发生碰撞。碰撞后A、B的速度分别是v1′和v2′。碰撞过程中A所受B对它的作用力是F1,B所受A对它的作用力是F2。碰撞时,两物体之间力的作用时间很短,用Δt表示。
2.推导过程:
(1)以物体A为研究对象,根据动量定理,物体A动量的变化量等于它所受作用力F1的冲量,即
F1Δt=m1v1′-m1v1①
(2)以物体B为研究对象,物体B动量的变化量等于它所受作用力F2的冲量,即
F2Δt=m2v2′-m2v2②
(3)根据牛顿第三定律可知两个物体碰撞过程中的每个时刻相互作用力F1与F2大小相等、方向相反,故有F1=-F2。③
(4)整理①②③得m1v1′+m2v2′=m1v1+m2v2。
3.归纳总结:两物体各自受到对方的作用力,且两个碰撞的物体在所受外部对它们的作用力的矢量和为0的情况下动量守恒。