高中動(dòng)量守恒定律公式類(lèi)型有哪些(高中動(dòng)量守恒定律公式類(lèi)型有哪些知識(shí)點(diǎn))

動(dòng)量守恒定律是自然界最重要、最普遍的守恒定律之一。它既適用于宏觀物體，也適用于微觀粒子；它既適用于低速移動(dòng)物體，也適用于高速移動(dòng)物體。它是一個(gè)實(shí)驗(yàn)定律，也可以從牛頓第三定律和動(dòng)量定理推導(dǎo)出來(lái)。

法律解釋

三大基本守恒定律之一

動(dòng)量守恒定律、能量守恒定律和角動(dòng)量守恒定律并稱(chēng)為現(xiàn)代物理學(xué)三大基本守恒定律。最初它們是牛頓定律的推論，但后來(lái)發(fā)現(xiàn)它們的應(yīng)用范圍比牛頓定律要廣泛得多，它們是比牛頓定律更基本的物理定律，并且它們是空間和時(shí)間性質(zhì)的反映。其中動(dòng)量守恒定律由空間的平移不變性推導(dǎo)出來(lái)，能量守恒定律由時(shí)間平移不變性推導(dǎo)出來(lái)，角動(dòng)量守恒定律由空間的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)性推導(dǎo)出來(lái)；

明智地選擇您的系統(tǒng)

由相互作用力的物體組成的系統(tǒng)稱(chēng)為系統(tǒng)。系統(tǒng)中可以有兩個(gè)、三個(gè)或更多對(duì)象。在解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)，應(yīng)根據(jù)解決問(wèn)題的需要和方便程度合理選擇系統(tǒng)。

法律的特點(diǎn)

矢量性

動(dòng)量是一個(gè)向量。動(dòng)量守恒定律的方程是一個(gè)矢量方程。通常指定正方向后，能夠確定方向的物理量總是將方向表示為“+”或“-”，只將大小代入物理量：無(wú)法確定方向的物理量可以表示通過(guò)字母。如果計(jì)算結(jié)果為“+”，則表示其方向與指定的正方向相同。如果計(jì)算結(jié)果為“-”，則表示其方向與指定的正方向相反。

即時(shí)性

動(dòng)量是一個(gè)瞬時(shí)量，動(dòng)量守恒定律是指系統(tǒng)在任意時(shí)刻的動(dòng)量和常數(shù)。因此，列出動(dòng)量守恒表達(dá)式

它們都是動(dòng)作后同一時(shí)刻的瞬時(shí)速度。只要系統(tǒng)滿足動(dòng)量守恒定律的條件，則在相互作用過(guò)程中的任意時(shí)刻，系統(tǒng)的總動(dòng)量都是守恒的。在具體問(wèn)題中，可以根據(jù)系統(tǒng)中各物體在任意兩個(gè)時(shí)刻的動(dòng)量，列出動(dòng)量守恒表達(dá)式。

相對(duì)論

物體的動(dòng)量與參考系的選擇有關(guān)。通常以地面為參考系，因此動(dòng)作前后的速度必須是相對(duì)于地面的。

普遍性

它不僅適用于由兩個(gè)對(duì)象組成的系統(tǒng)，也適用于由多個(gè)對(duì)象組成的系統(tǒng)；不僅適用于宏觀物體組成的系統(tǒng)，而且適用于微觀粒子組成的系統(tǒng)。

適用性

適用范圍

動(dòng)量守恒定律是最普遍、最根本的自然定律之一。它不僅適用于宏觀物體的低速運(yùn)動(dòng)，也適用于微觀物體的高速運(yùn)動(dòng)。從微觀粒子到宇宙天體，無(wú)論內(nèi)力是什么性質(zhì)，只要滿足守恒條件，動(dòng)量守恒定律始終適用。

適用條件

1、系統(tǒng)不受外力作用或總外力為零；

2.雖然系統(tǒng)所受的總外力不為零，但當(dāng)系統(tǒng)的內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力時(shí)，例如在碰撞、爆炸等情況下，系統(tǒng)的動(dòng)量可以視為近似守恒；

3.如果系統(tǒng)作為一個(gè)整體不滿足上述任何一個(gè)條件，則系統(tǒng)的總動(dòng)量不守恒。但如果系統(tǒng)在某個(gè)方向上滿足上述任何一個(gè)條件，則系統(tǒng)的動(dòng)量在該方向上守恒。

注意：

(一)區(qū)分內(nèi)力和外力

碰撞時(shí)兩個(gè)物體之間必然存在相互作用力。屬于一個(gè)系統(tǒng)的兩個(gè)物體之間的力稱(chēng)為內(nèi)力；

系統(tǒng)外部的物體所施加的力稱(chēng)為外力。

(2)當(dāng)總動(dòng)量一定時(shí)，各物體的動(dòng)量可以發(fā)生很大的變化。

例如：兩輛靜止的汽車(chē)通過(guò)一根細(xì)線連接，中間有一個(gè)壓縮彈簧。細(xì)線燒毀后，兩車(chē)由于相互作用力而左右移動(dòng)。它們都獲得了動(dòng)量，但動(dòng)量的矢量和為零。

(3)動(dòng)量定理與動(dòng)能定理的區(qū)別

動(dòng)量定理：

動(dòng)能定理：

它反映了力對(duì)空間的累積作用，是力在空間的積累。它是一個(gè)只有大小而沒(méi)有方向的標(biāo)量方程。

數(shù)學(xué)推導(dǎo)

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

穩(wěn)定的重核吸收中子后處于不穩(wěn)定狀態(tài)，其中的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子并發(fā)射粒子。這種現(xiàn)象稱(chēng)為衰變。歷史上，對(duì)衰變機(jī)制的探索導(dǎo)致了中微子的發(fā)現(xiàn)。當(dāng)時(shí)，一個(gè)無(wú)法回答的問(wèn)題是：衰變過(guò)程中產(chǎn)生的電子從何而來(lái)？人們已經(jīng)證實(shí)原子核中不可能存在電子，因此只能認(rèn)為衰變釋放的電子是暫時(shí)產(chǎn)生的，即原子核中的中子釋放出一個(gè)電子變成了質(zhì)子。但進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，這種想法存在嚴(yán)重缺陷，因?yàn)樗黠@違反了能量守恒定律、角動(dòng)量守恒定律和動(dòng)量守恒定律。一般來(lái)說(shuō)，放射性原子核發(fā)射的粒子會(huì)帶走大量的能量。

眾所周知，這是因?yàn)樵雍速|(zhì)量的一小部分轉(zhuǎn)化為能量。換句話說(shuō)，在發(fā)射粒子的過(guò)程中，原子核總是會(huì)損失少量的質(zhì)量。但令人費(fèi)解的是，衰變過(guò)程中通常發(fā)射的粒子（電子）攜帶的能量不足以匹配粒子損失的質(zhì)量，而且并非所有電子都具有相同的能量。同樣，發(fā)射出的電子的能量有一個(gè)很寬的范圍——，即有一個(gè)很寬的能譜，其中最大能量（只有少數(shù)電子有這么大的能量）等于母體的能量發(fā)射過(guò)程中的核和子核。差異（即變換能量）。對(duì)于衰變過(guò)程中的絕大多數(shù)電子來(lái)說(shuō)，它們的能量并不等于這個(gè)最大能量。這意味著上面設(shè)想的衰變過(guò)程在反應(yīng)前后無(wú)法保存能量?！跋А钡哪芰咳ツ膬毫耍勘M管已經(jīng)提出了一些可能的解釋?zhuān)@些假設(shè)已被進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)駁斥。因此，人們不得不承認(rèn)，之前想象的衰變過(guò)程并不現(xiàn)實(shí)。

為了解決上述矛盾，驗(yàn)證能量守恒定律，奧地利物理學(xué)家泡利（1900-1958）在1930年提出了一個(gè)大膽的想法：如果相信存在未被探測(cè)到的未知粒子伴隨著衰變過(guò)程的話，那么上面列出的所有矛盾都可以立即得到解決。也就是說(shuō)，如果衰變遵守能量守恒定律，那么在衰變過(guò)程中就應(yīng)該存在一個(gè)質(zhì)量極小的且不帶電荷的粒子。1930年12月，泡利寫(xiě)信給邁特納和蓋革，他們首先提出了這一假設(shè)。

泡利假說(shuō)提出后不久，1933年費(fèi)米在此基礎(chǔ)上提出了衰變理論，并將泡利預(yù)言的不帶電、質(zhì)量極小的粒子命名為：“中微子”（即中性小家伙），以區(qū)別中子，用n表示。他認(rèn)為，根據(jù)中微子假說(shuō)，衰變實(shí)際上是中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子、電子和中微子的過(guò)程。后來(lái)人們才知道，費(fèi)米所說(shuō)的中微子其實(shí)是“反中微子”。

中微子的假說(shuō)非常成功，但觀測(cè)它的存在卻非常困難。因?yàn)樗馁|(zhì)量很小，而且不帶電荷，所以它與其他粒子的相互作用很弱，所以它總是頑固地不愿意暴露自己。（據(jù)說(shuō)，平均而言，中微子必須先穿透1000光年厚的固體鐵“板”，然后才能與其他粒子相互作用，因此它可以毫不費(fèi)力地穿過(guò)地球而不發(fā)生任何變化。這個(gè)特性已被用來(lái)研究穿透地球的“中微子通訊”的可能性。）顯然，中微子的這種特性使得確認(rèn)它的存在成為一件極其困難的事情。1953年，美國(guó)洛斯阿拉莫斯科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的阿蘭斯和基爾萬(wàn)領(lǐng)導(dǎo)的物理小組開(kāi)始了這項(xiàng)幾乎不可能的探測(cè)。他們正在佐治亞州薩凡納河的一座大型裂變反應(yīng)堆進(jìn)行探測(cè)，該反應(yīng)堆屬于美國(guó)原子能委員會(huì)。最后，在1956年，也就是泡利提出粒子假說(shuō)四分之一個(gè)世紀(jì)后，反中微子被檢測(cè)到。1962年，另一種反中微子被發(fā)現(xiàn)。中微子的發(fā)現(xiàn)表明，能量守恒定律在微觀領(lǐng)域也完全適用。

概述

動(dòng)量定理和動(dòng)能定理的區(qū)別

它反映了力對(duì)空間的累積作用，是力在空間的積累。它是一個(gè)只有大小而沒(méi)有方向的標(biāo)量。

碰撞

1、碰撞是指物體之間相互作用時(shí)間很短而相互作用力很大的現(xiàn)象。

在碰撞過(guò)程中，系統(tǒng)中物體之間相互作用的內(nèi)力一般遠(yuǎn)大于外力，因此碰撞中的動(dòng)量守恒。根據(jù)碰撞前后物體的動(dòng)量是否在一條直線上，有正面碰撞和斜向碰撞。

2.碰撞根據(jù)碰撞時(shí)動(dòng)能的損失可分為兩種：

A。完全彈性碰撞：碰撞前后系統(tǒng)總動(dòng)能不變，兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)正面碰撞情況滿足：

C。非彈性碰撞，碰撞后有一定的動(dòng)能損失，損失比例介于前兩者之間。

動(dòng)量守恒定律

微場(chǎng)

微觀領(lǐng)域粒子間的散射也符合動(dòng)量守恒定律。將光視為由光子組成，頻率為v的光子動(dòng)量由康普頓效應(yīng)（光的量子理論）證實(shí)。光子和電子的碰撞也符合動(dòng)量守恒定律?，F(xiàn)在認(rèn)識(shí)到動(dòng)量守恒定律是由空間不變性決定的。所以動(dòng)量守恒定律是物理學(xué)的基本定律。

場(chǎng)地

場(chǎng)是物質(zhì)的基本形式，也具有能量和動(dòng)量。在四維時(shí)空中，物質(zhì)（包括場(chǎng)）的動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律可以統(tǒng)一。

畏縮

動(dòng)量守恒定律

在內(nèi)力的作用下，當(dāng)系統(tǒng)一部分動(dòng)量向某一方向變化時(shí)，其余部分的動(dòng)量向相反方向變化相同的量。噴氣式飛機(jī)、火箭等都是利用反沖運(yùn)動(dòng)的例子。如果系統(tǒng)由兩部分組成，相互作用前的總動(dòng)量為零。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)物體分離時(shí)，

噴氣式飛機(jī)和火箭的飛行利用了反沖原理。它們都是通過(guò)噴射氣流的反沖力獲得巨大的速度?，F(xiàn)代噴氣式飛機(jī)通過(guò)連續(xù)向后噴射氣體，可以以超過(guò)

在遠(yuǎn)離任何恒星的太空中，質(zhì)量為m的人相對(duì)于他旁邊的航天器相對(duì)靜止。由于沒(méi)有作用力，他和飛船始終保持相對(duì)靜止。

根據(jù)動(dòng)量守恒定律，火箭的原始動(dòng)量為零，火箭與噴射后的氣體的總動(dòng)量仍應(yīng)為零，即

(1)

式（1）表明，火箭噴射氣體的速度越大，火箭噴射物質(zhì)的質(zhì)量與火箭本身質(zhì)量的比值越大，火箭獲得的速度就越大。火箭噴射速度在m/s之間很難大幅提高，因此必須努力降低火箭本身的質(zhì)量。火箭起飛時(shí)的質(zhì)量與火箭本體不含燃料的質(zhì)量之比，稱(chēng)為火箭質(zhì)量比。這個(gè)參數(shù)一般小于10，否則火箭結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度就會(huì)成為問(wèn)題。然而，這樣的火箭仍然無(wú)法達(dá)到發(fā)射人造地球衛(wèi)星的7.9公里/秒的速度。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，蘇聯(lián)科學(xué)家齊奧爾科夫斯基提出了多級(jí)火箭的概念。火箭層層相連。第一級(jí)燃料用完后，將火箭本體丟棄，以減輕負(fù)擔(dān)。然后第二階段開(kāi)始工作。這樣，將它們逐級(jí)連接起來(lái)，理論上就可以提高火箭的速度。很高。但在實(shí)際應(yīng)用中，一般不會(huì)超過(guò)四級(jí)，因?yàn)榧?jí)數(shù)過(guò)多時(shí)，連接機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)的質(zhì)量會(huì)增加很多，工作的可靠性也會(huì)降低。

法律影響

粒子系統(tǒng)的內(nèi)力不能改變質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。這個(gè)討論包含三個(gè)層面的意義：

(1)如果粒子系統(tǒng)的粒子本來(lái)是靜止的，那么在沒(méi)有外力的作用下，質(zhì)心的位置不會(huì)改變。

(2)如果粒子系統(tǒng)的質(zhì)心本來(lái)是運(yùn)動(dòng)的，那么在沒(méi)有外力的作用下，粒子系統(tǒng)的質(zhì)心將以原來(lái)的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)。

(3)如果質(zhì)點(diǎn)在外力作用下作一定的運(yùn)動(dòng)，則內(nèi)力不改變質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)。例如，當(dāng)原來(lái)的物體正在做拋射運(yùn)動(dòng)時(shí)，突然爆炸成兩塊，那么兩塊物體的質(zhì)心仍然繼續(xù)其原來(lái)的拋射運(yùn)動(dòng)。

系統(tǒng)的內(nèi)力只能改變系統(tǒng)中各物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，而不能改變整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。只有外力才能改變整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。因此，當(dāng)系統(tǒng)不受外力影響或受到的外力為0時(shí)，系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變。

動(dòng)量守恒定律是空間平移不變性的體現(xiàn)。在狹義相對(duì)論中，動(dòng)量和能量結(jié)合起來(lái)形成動(dòng)量能量四維矢量，動(dòng)量守恒定律也和能量守恒定律結(jié)合起來(lái)形成四維守恒定律勢(shì)頭。