从物理学史角度分析动量为什么以P=mv的形式来表达，本文主要内容关键词为：动量论文,物理学论文,角度论文,形式论文,mv论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
笔者在高中物理教学过程中教“动量和冲量”时，有一位学生问到这么一个问题：为什么要引入动量这个物理量？动量为什么是P=mv？可不可以是P=（mv）[2]、P=（mv）[3]？等等。这是一个很有思想的学生，而且这个问题也很有意思，但要讲清楚却不是一件容易的事。为什么要引入动量这个物理量？教师可能会引用教科书中对动量的引入的话来回答学生：前面学习了牛顿运动定律，但是对碰撞、打击一些变力问题在高中阶段有困难，所以物理学家引入动量的概念，为解决这一类问题开辟一条新途径。好像动量的引入是为了解决这类问题而引入的，但从物理学史角度看“动量”这个物理量的引入的真正意思当然不是仅仅为了解决这类问题。对于“动量”为什么是p=mv？也有可能会用这句话回答：动量是描述运动物体的运动状态的，但是（mv）[2]、（mv）[3]也可以用来描述运动物体运动状态。本人认为这个回答是很苍白无力的，也不能让学生信服，而且也没有把真正的本意告诉学生。我是这么对学生说的，你当然可自己定义一个物理量来定义动量，例如p=（mv）[2]或p=（mv）[3]，但你这么定义的目的是什么？为了说明什么？解决什么问题呢？你定义的物理量应该让别人能接受，你应该用所定义的物理量能得某种规律，具有物理意义。不然那有什么用处呢？那么我们来看一下物理学史上为何要引入动量这个物理量？动量为什么是p=mv？
动量这个物理量起源于16～17世纪西欧的哲学家们对宇宙运动的哲学思想。观察周围运动着的物体，我们看到它们中的大多数，例如跳动的皮球、飞行的子弹、走动的时钟、运转的机器等，都会停下来。看来宇宙间运动的总量似乎在减少。整个宇宙是不是也像机器那样，总有一天会停下来呢？但是，千百年来对天体运动的观测，并没有发现宇宙运动有减少的迹象。生活在16～17世纪的许多哲学家认为，宇宙间运动的总量是不会减少的，只要能找到一个合适的物理量来量度运动，就会看到运动的总量是守恒的。这个合适的物理量到底是什么呢？为了寻找一种守恒、一种规律，科学家开始寻找动量这个物理量。
法国哲学家、数学家、物理学家笛卡儿提出，质量和速率的乘积是一个合适的物理量。可是后来，荷兰数学家、物理学家惠更斯在研究碰撞问题时发现，按笛卡儿的定义，两个物体运动的总量在碰撞前后不一定守恒。
牛顿在总结了这些人的工作的基础上，把笛卡儿的定义作了重要的修改，即不用质量和速率的乘积，而用质量和速度的乘积，这样就找到了量度运动的合适物理量，牛顿把它叫做“运动量”，就是我们现在说的动量。所以“动量”这一物理量决没有我们上课说的这么简单，而是经过许多科学家的钻研和努力才得到的一个曲折的过程，而且所得结果要经过不断的论证，而且历史上的科学家找出动量p=mv的目的是在寻找一种守恒、一种规律，从而建立了人类历史上第一条守恒定律。最后物理学家找到了一个物理量——“动量”，而且只有p=mv才有真正的物理意思，才能得出规律，让人接受和信服。我们也可以来看一下在物理学发展过程中的各种重大的发现，例如“万有引力定律”“动量守恒定律”“麦克斯韦电磁场理论”“相对论”“电弱统一理论”都是很有名，为什么呢？
“万有引力定律”跨越了“天上”与“人间”似乎不可逾越的鸿沟，是人类认识自然历史中第一次理论大综合，不仅“天上”适用，地上也适用。
“麦克斯韦电磁场理论”是继牛顿力学之后又一次理论大综合，这是一个完整的理论体系，它不仅为电磁现象提供了解释，而且实现了电磁学和光学的统一。
“狭义相对论”把物质运动和时空联系了起来，建立了新的时空观，实现了电磁学和力学的统一，“广义相对论”进一步把只适用于惯性系的狭义相对论推广到任意参考系，并且把引力也纳入他理论体系，建立了相对论的引力论。
“韦伯”和“萨拉姆”把电磁作用与弱作用联系了起来，建立了“电弱统一理论”，鼓舞人们进一步探索大统一的理论。
凡此种种重大理论研究成果已经成为物理学各个时代的里程碑。他们都是为了寻找一个规律、一种守恒、一种统一、一种自然和科学的和谐，并能被事实论证是正确的，能被别人接受和应用，对人类认识自然有重大的意义，“动量”这个物理量的引入也一样，通过物理学家的钻研，动量p=mv才是有意义的。我们纵观物理学史，观察各种新的现象，寻找其间的联系，发现遵循的规律，揭示深藏的本质，进而建立统一的理论，提供和谐一致的解释，并关注可能的应用前景等等，可以说是物理学家代代相传的执著追求，成为推动物理学发展的强劲动力，我们应该学习这种精神，这种科学追求。
学生提出的这个问题很好，以此为例向学生进行物理学史和人文科学的教育，让学生体会科学的美，让学生能更全面的了解人类科学的发展，培养学生科学的精神，对物理有更大兴趣，也对我们自己有很大的提高。