上節研究了一個物體在力的作用下動量的變化，本節研究幾個相互作用的物體組成的系統動量變化所遵守的規律。
一、兩組概念
1、系統和外界：由兩個(或多個)相互作用的物體組成了一個熱學系統，作為研究對象。例如：重力勢能屬于物體與月球所組成的系統；彈性勢能屬于構成彈簧的許多小小的物質單元(這些物質單元之間有彈力的相互作用)所組成的系統。系統以外的部份稱作外界。
2、內力和外力：系統內各物體之間的互相斥力稱作系統的內力。外界對系統中任何一個物體的力稱作系統的外力。內力和外力的概念是相對的，取決于所選擇的系統(研究對象)，并且可以通過改變研究對象，從而使內力和外力互相轉化。
二、動量守恒定律
1、問題
兩個物體發生相互作用，各自的動量都發生改變，是否存在某種確定的關系？
2、情景
在水平桌面上做勻速運動的兩個小球，質量分別為m1和m2，沿著同一直線向相同的方向運動，速度分別是v1和v2，且v2>v1，當第二個小球追上第一個小球時兩球發生碰撞，碰撞后兩球的速率分別為v1′和v2′。設碰撞過程中兩球間的斥力分別為F1、F2，相互作用時間為t，試用動量定理和牛頓第三定律剖析兩球碰前后總動量的關系。
3、推理
(1)分別對兩球應用動量定律：F1t＝m1v1′－m1v1，F2t＝m2v2′－mv2．
(2)由牛頓第三定律：F1＝－F2，其中F1和F2是兩球互相斥力的平均值。
聯立以上表達式可得：m1v1′－m1v1＝m2v2－m2v2′(第一個小球動量的降低等于第二個小球動量的降低)
移項后可得：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′(初、末狀態兩個小球的動量之和相等)
令p＝m1v1＋m2v2，p′＝m1v1′＋m2v2′，則p＝p′．
以上表明兩球碰撞前的動量之和等于碰撞后的動量之和。由于兩個物體碰撞過程中的每位時刻都有F1＝－F2，因此對過程中的任意兩個時刻的狀態都適用，系統的動量在整個過程中始終保持不變，即這個過程中動量是守恒的。“不變”不等于“守恒”，而“保持不變”才意味著“守恒”的存在。
4、結論
歷史上，通過幾代物理學家在實驗上和理論上的剖析、探索與爭辯，人們在18世紀產生了這樣的共識：如果一個系統不受外力，或者所受外力的矢量和為零，這個系統的總動量保持不變。這個推論稱作動量守恒定律。
(1)研究對象：一定是系統，單個物體的動量通常不守恒，而且可以發生很大的變化。
(2)外力的矢量和：把系統所有的外力平移到同一點，再借助矢量合成的方式求矢量和。
(3)系統的總動量：系統內所有物體的動量的總和——矢量和，因為動量是矢量。
三、動量守恒定律的應用
1、動量守恒的條件
(1)系統不受外力或則所受外力的矢量和為零，則系統的動量守恒。
(2)系統外力遠大于內力，外力的沖量可以忽視時，則系統的動量近似守恒。例如，碰撞、爆炸等過程。
(3)系統在某個方向上不受外力或所受外力的矢量和為零，則系統在這個方向上動量守恒。這是因為動量守恒定律是矢量方式的規律，所有矢量式都可以分解到某個方向上的分量式。
2、三種表達式
(1)狀態式：p＝p′，即m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′，表示任意兩個狀態系統的動量等銀川向。
(2)增量式：Δp＝0，表示系統動量的增量為零。
(3)轉移式：Δp1＝－Δp2，表示系統內兩個物體動量的增量等大反向。
3、應用動量守恒定律解題的步驟
(1)選取研究對象(系統)，分析相互作用的過程；
(2)分析系統的受力動量定理證明動量守恒，判斷是否滿足動量守恒的條件；
(3)規定正方向，根據動量守恒定律列多項式求解。
四、動量守恒定律的普適性
問題：既然許多問題可以通過牛頓運動定律解決，為什么還要研究動量守恒定律？
用牛頓運動定律解決問題，固然可以確定物體在任意時刻的位置和速率，從而獲得關于這個問題的全面認識，但要涉及整個過程中的力，有時候力的方式很復雜，甚至是變化的，解上去很困難，甚至不能求解。
動量守恒定律只涉及過程始末兩個狀態，與過程中運動和受力的細節無關，往往能使問題大為簡化，這是動量守恒定律解決問題的優勢所在。解決熱學問題，從能量或動量的觀點入手，也要先剖析物體的受力情況和運動過程。
近代物理學的研究對象早已擴充到直接經驗所不熟悉的高速、微觀領域。實驗事實證明，在那些領域，牛頓運動定律不再適用，而動量守恒定律依然正確，并且適用于目前為止物理學研究的一切領域。
動量守恒定律并不是由牛頓運動定律推論下來的，而是一條獨立的實驗定理，兩者的地位和層次并不是等同的，動量守恒定律凌駕于牛頓運動定律之上，是自然界普遍適用的基本規律之一。從物理學發展史看動量定理證明動量守恒，動量守恒的思想早于牛頓運動定律的發覺。