一、系统内力和外力
本章研究了碰撞问题。与过去的大多数热学问题不同，碰撞的研究对象不是一个物体，而是两个（或多个）物体。我们说这两个（或多个）物体组成了一个热学系统()。
实际上过去我们也曾涉及系统的问题。
比如，重力势能属于地面附近的物体与月球组成的系统；
弹簧具有的弹性势能属于构成它的许多小小的物质单元（这种物质单元之间有弹力的作用）组成的系统。
研究炸弹的爆燃时，它的所有碎片及形成的煤气也要作为一个系统处理。
碰撞时两个物体之间一定有互相斥力，因为这两个物体是属于同一个系统的，它们之间的力称作内力(force)。
两个物体就会遭到重力，若果放在桌面上，它们就会遭到桌面的支持力、摩擦力。这种力是系统以外的物体施加的，称作外力（force）。
例如A、B两物体构成一个系统，则A、B之间的互相斥力属于内力；而系统外的物体C对A、B的斥力，以及系统外的D物体对B的斥力都属于外力。（如右图）
二、动量守恒定理
通过第1节的实验你们早已意识到，两个物体碰撞前后它们的总动量是不变的。如今再从另一个角度，即牛顿运动定理的角度考察这个问题。
1.推论
以上是用牛顿运动定理推导入动量守恒定理的过程。
也可以用上一节课学的动量定律来进行推论（如下）。
2.动量守恒定理
（1）内容
一个系统不受外力，或则所受外力的矢量和为零，这个系统的总动量保持不变。
（2）适用条件
系统不受外力或则所受外力的矢量和为零。
（3）公式
p1+p2=p1＇+p2＇
m1υ1+m2υ2=m1υ1′+m2υ2′
或Δp1=-Δp2或Δp总=0
（4）注意点
①研究对象：几个互相作用的物体组成的系统（如：互相碰撞的两个物体）。
②矢量性：以上表达式是矢量表达式，列式前要先规定正方向。
③同一性：即所用速率都相对同一参考系。
④守恒条件：系统不受外力，或所受外力的矢量和为0。
要正确分辨内力和外力；
条件的拓展：
a.当内力远小于外力（F内＞＞F外）时，系统动量可视为守恒；（如爆燃问题。）
再例如两个小钢球在桌面上发生碰撞，它们之间的撞击力比桌面的磨擦力大得多，因而可以觉得两个小球构成的系统动量守恒。
b.若系统遭到的合外力不为零，但在某个方向上的合外力为零，则这个方向的动量守恒。
比如：如图所示，斜面体A的质量为M，把它放在光滑的水平面上，一质量为m的滑块B从斜面体A的底部由静止滑下，与斜面体分离后以速率v在光滑的水平面上运动。
在物块B沿斜面体A下降时，A与B间的斥力(弹力和可能的磨擦力)都是内力。
但物块B还遭到重力作用，这个力是A、B系统以外的物体的作用，是外力；
物体A也遭到重力和水平面的支持力作用，这两个力也不平衡(A遭到重力、水平面支持力和B对它的弹力在竖直方向平衡)。
故系统的合外力不为零。
但系统在水平方向没有遭到外力作用，因此在水平方向可应用动量守恒，当滑块在水平地面上向左运动时，斜面体将会往右运动，但是它们运动时的动量大小相等、方向相反，其总动量还是零。
三、动量守恒定理的应用
【小结】应用动量守恒定理解决问题的基本步骤
(1)明晰研究对象，分清系统内包含什么物体；
(2)对系统进行受力剖析，分清内力和外力，判定动量是否守恒；
(3)构建座标系、确定正方向，并明晰初态与未态；
(4)依据动量守恒定理列多项式求解。
【例3】在光滑水平面上A、B两大车中间有一弹簧，如图所示。用手捉住货车并将弹簧压缩后使货车处于静止状态。将两大车及弹簧看做一个系统，下述说法中正确的是()
A．双手同时放开后，系统总动量仍然为零
B．先放开右手，再放开双手后，动量不守恒
C．先放开右手，再放开双手后，总动量向左
D．无论何时放手，双手放开后，在弹簧恢复原长的过程中，系统总动量都保持不变，但系统的总动量不一定为零
[解析]
在双手同时放开后，水平方向无外力作用，只有弹簧的弹力(内力)，故动量守恒，即系统的总动量仍然为零，A对；
先放开右手，再放开双手后，是指双手对系统都无斥力以后的那一段时间，系统所受合外力也为零，即动量是守恒的，B错；
先放开右手，系统就在食指作用下，形成向左的冲量，故有向左的动量，再放开双手后，系统的动量仍守恒，即随后的总动量向左，C对；
虽然，无论何时放开手，只要是双手都放开就满足动量守恒的条件动量定理小球碰撞实验，即系统的总动量保持不变。若同时放开，这么放手后系统的总动量就等于放手前的总动量，即为零；若双手先后放开，这么双手都放开后的总动量就与放开最后一只手后系统所具有的总动量相等，既不为零，D对。
[答案]ACD
思索与讨论：
如图所示，炮弹打进与固定于墙上的弹簧相连的铁块，从炮弹开始入射铁块到弹簧压缩到最短的过程中，炮弹与铁块作为一个系统动量是否守恒？说明理由。
解答：子弹射入铁块的顿时，内力远小于外力，可以觉得动量守恒。随后，炮弹与铁块作为一个整体在弹簧弹力与地面施加的磨擦力的作用下，做减速运动，弹簧压缩到最短时，系统的动量减为零。
四、动量守恒定理的普适性
既然许多问题可以通过牛顿运动定理解决，为何还要研究动量守恒定理?
从前面的事例可以见到，用牛顿运动定理解决问题要涉及整个过程中的力。有的时侯，力的方式很复杂，甚至是变化的，解上去很困难，甚至不能求解。
然而动量守恒定理只涉及过程始末两个状态，与过程中力的细节无关。这样，问题常常能大大简化。
除此之外，二者还有更深刻的差异。近代化学的研究对象早已扩充到我们直接经验所不熟悉的高速（接近光速）、微观（小到分子、原子的尺度）领域。实验事实证明，在那些领域动量定理小球碰撞实验，牛顿运动定理不再适用，而动量守恒定理依然正确。
动量守恒定理是一个独立的实验定理，它适用于且前为止化学学研究的一切领域。随着学习的深入，朋友们对此将有更深刻的感受。
五、课后补充练习
1．一炮竹在空中的水平速率为υ，若因为爆燃分裂成两块，质量分别为m1和m2，其中质量为m1的尸块以υ1速率向相反的方向运动，求另一块碎片的速率。
2．货车质量为200kg，车上有一质量为50kg的人。货车以5m/s的速率向东匀速行驶，人以1m/s的速率向后跳离面包车，求：人离开后车的速率。（5.6m/s）
3．质量为30kg的儿子以8m/s的水平速率跳上一辆静止在水平轨道上的平板车，已知平板车的质量为90kg，求孩子跳上车后她们共同的速率。（2m/s）
