一、系統(tǒng)內(nèi)力和外力
本章研究了碰撞問題。與過去的大多數(shù)熱學(xué)問題不同，碰撞的研究對象不是一個物體，而是兩個（或多個）物體。我們說這兩個（或多個）物體組成了一個熱學(xué)系統(tǒng)()。
實際上過去我們也曾涉及系統(tǒng)的問題。
比如，重力勢能屬于地面附近的物體與月球組成的系統(tǒng)；
彈簧具有的彈性勢能屬于構(gòu)成它的許多小小的物質(zhì)單元（這種物質(zhì)單元之間有彈力的作用）組成的系統(tǒng)。
研究炸彈的爆燃時，它的所有碎片及形成的煤氣也要作為一個系統(tǒng)處理。
碰撞時兩個物體之間一定有互相斥力，因為這兩個物體是屬于同一個系統(tǒng)的，它們之間的力稱作內(nèi)力(force)。
兩個物體就會遭到重力，若果放在桌面上，它們就會遭到桌面的支持力、摩擦力。這種力是系統(tǒng)以外的物體施加的，稱作外力（force）。
例如A、B兩物體構(gòu)成一個系統(tǒng)，則A、B之間的互相斥力屬于內(nèi)力；而系統(tǒng)外的物體C對A、B的斥力，以及系統(tǒng)外的D物體對B的斥力都屬于外力。（如右圖）
二、動量守恒定理
通過第1節(jié)的實驗?zāi)銈冊缫岩庾R到，兩個物體碰撞前后它們的總動量是不變的。如今再從另一個角度，即牛頓運動定理的角度考察這個問題。
1.推論
以上是用牛頓運動定理推導(dǎo)入動量守恒定理的過程。
也可以用上一節(jié)課學(xué)的動量定律來進行推論（如下）。
2.動量守恒定理
（1）內(nèi)容
一個系統(tǒng)不受外力，或則所受外力的矢量和為零，這個系統(tǒng)的總動量保持不變。
（2）適用條件
系統(tǒng)不受外力或則所受外力的矢量和為零。
（3）公式
p1+p2=p1＇+p2＇
m1υ1+m2υ2=m1υ1′+m2υ2′
或Δp1=-Δp2或Δp總=0
（4）注意點
①研究對象：幾個互相作用的物體組成的系統(tǒng)（如：互相碰撞的兩個物體）。
②矢量性：以上表達式是矢量表達式，列式前要先規(guī)定正方向。
③同一性：即所用速率都相對同一參考系。
④守恒條件：系統(tǒng)不受外力，或所受外力的矢量和為0。
要正確分辨內(nèi)力和外力；
條件的拓展：
a.當(dāng)內(nèi)力遠小于外力（F內(nèi)＞＞F外）時，系統(tǒng)動量可視為守恒；（如爆燃問題。）
再例如兩個小鋼球在桌面上發(fā)生碰撞，它們之間的撞擊力比桌面的磨擦力大得多，因而可以覺得兩個小球構(gòu)成的系統(tǒng)動量守恒。
b.若系統(tǒng)遭到的合外力不為零，但在某個方向上的合外力為零，則這個方向的動量守恒。
比如：如圖所示，斜面體A的質(zhì)量為M，把它放在光滑的水平面上，一質(zhì)量為m的滑塊B從斜面體A的底部由靜止滑下，與斜面體分離后以速率v在光滑的水平面上運動。
在物塊B沿斜面體A下降時，A與B間的斥力(彈力和可能的磨擦力)都是內(nèi)力。
但物塊B還遭到重力作用，這個力是A、B系統(tǒng)以外的物體的作用，是外力；
物體A也遭到重力和水平面的支持力作用，這兩個力也不平衡(A遭到重力、水平面支持力和B對它的彈力在豎直方向平衡)。
故系統(tǒng)的合外力不為零。
但系統(tǒng)在水平方向沒有遭到外力作用，因此在水平方向可應(yīng)用動量守恒，當(dāng)滑塊在水平地面上向左運動時，斜面體將會往右運動，但是它們運動時的動量大小相等、方向相反，其總動量還是零。
三、動量守恒定理的應(yīng)用
【小結(jié)】應(yīng)用動量守恒定理解決問題的基本步驟
(1)明晰研究對象，分清系統(tǒng)內(nèi)包含什么物體；
(2)對系統(tǒng)進行受力剖析，分清內(nèi)力和外力，判定動量是否守恒；
(3)構(gòu)建座標系、確定正方向，并明晰初態(tài)與未態(tài)；
(4)依據(jù)動量守恒定理列多項式求解。
【例3】在光滑水平面上A、B兩大車中間有一彈簧，如圖所示。用手捉住貨車并將彈簧壓縮后使貨車處于靜止狀態(tài)。將兩大車及彈簧看做一個系統(tǒng)，下述說法中正確的是()
A．雙手同時放開后，系統(tǒng)總動量仍然為零
B．先放開右手，再放開雙手后，動量不守恒
C．先放開右手，再放開雙手后，總動量向左
D．無論何時放手，雙手放開后，在彈簧恢復(fù)原長的過程中，系統(tǒng)總動量都保持不變，但系統(tǒng)的總動量不一定為零
[解析]
在雙手同時放開后，水平方向無外力作用，只有彈簧的彈力(內(nèi)力)，故動量守恒，即系統(tǒng)的總動量仍然為零，A對；
先放開右手，再放開雙手后，是指雙手對系統(tǒng)都無斥力以后的那一段時間，系統(tǒng)所受合外力也為零，即動量是守恒的，B錯；
先放開右手，系統(tǒng)就在食指作用下，形成向左的沖量，故有向左的動量，再放開雙手后，系統(tǒng)的動量仍守恒，即隨后的總動量向左，C對；
雖然，無論何時放開手，只要是雙手都放開就滿足動量守恒的條件動量定理小球碰撞實驗，即系統(tǒng)的總動量保持不變。若同時放開，這么放手后系統(tǒng)的總動量就等于放手前的總動量，即為零；若雙手先后放開，這么雙手都放開后的總動量就與放開最后一只手后系統(tǒng)所具有的總動量相等，既不為零，D對。
[答案]ACD
思索與討論：
如圖所示，炮彈打進與固定于墻上的彈簧相連的鐵塊，從炮彈開始入射鐵塊到彈簧壓縮到最短的過程中，炮彈與鐵塊作為一個系統(tǒng)動量是否守恒？說明理由。
解答：子彈射入鐵塊的頓時，內(nèi)力遠小于外力，可以覺得動量守恒。隨后，炮彈與鐵塊作為一個整體在彈簧彈力與地面施加的磨擦力的作用下，做減速運動，彈簧壓縮到最短時，系統(tǒng)的動量減為零。
四、動量守恒定理的普適性
既然許多問題可以通過牛頓運動定理解決，為何還要研究動量守恒定理?
從前面的事例可以見到，用牛頓運動定理解決問題要涉及整個過程中的力。有的時侯，力的方式很復(fù)雜，甚至是變化的，解上去很困難，甚至不能求解。
然而動量守恒定理只涉及過程始末兩個狀態(tài)，與過程中力的細節(jié)無關(guān)。這樣，問題常常能大大簡化。
除此之外，二者還有更深刻的差異。近代化學(xué)的研究對象早已擴充到我們直接經(jīng)驗所不熟悉的高速（接近光速）、微觀（小到分子、原子的尺度）領(lǐng)域。實驗事實證明，在那些領(lǐng)域動量定理小球碰撞實驗，牛頓運動定理不再適用，而動量守恒定理依然正確。
動量守恒定理是一個獨立的實驗定理，它適用于且前為止化學(xué)學(xué)研究的一切領(lǐng)域。隨著學(xué)習(xí)的深入，朋友們對此將有更深刻的感受。
五、課后補充練習(xí)
1．一炮竹在空中的水平速率為υ，若因為爆燃分裂成兩塊，質(zhì)量分別為m1和m2，其中質(zhì)量為m1的尸塊以υ1速率向相反的方向運動，求另一塊碎片的速率。
2．貨車質(zhì)量為200kg，車上有一質(zhì)量為50kg的人。貨車以5m/s的速率向東勻速行駛，人以1m/s的速率向后跳離面包車，求：人離開后車的速率。（5.6m/s）
3．質(zhì)量為30kg的兒子以8m/s的水平速率跳上一輛靜止在水平軌道上的平板車，已知平板車的質(zhì)量為90kg，求孩子跳上車后她們共同的速率。（2m/s）