實驗9 驗證動量守恒定律-2025年高考物理必考實驗重難點突破（原卷版）

實驗9驗證動量守恒定律

01新高考命題熱點

02核心考點綜述

1）實驗?zāi)康?/p>

2）實驗原理

3）實驗裝置

4）實驗步驟

5）數(shù)據(jù)處理

6）誤差分析

7）實驗注意事項

8）實驗拓展與應(yīng)用

03典型真題精練

04創(chuàng)新實驗新考法

1）通過彈射裝置水平面內(nèi)驗證動量守恒定律

2）用斜軌道和水平軌道來驗證動量守恒定律

3）用氣墊導(dǎo)軌和光電門驗證動量守恒定律

4）用豎直擋板描跡驗證動量守恒定律

5）利用單擺偏角驗證動量守恒定律

6）驗證小車在斜面碰撞中的動量守恒定律

7）驗證小球碰撞后落到斜面上時的動量守恒定律

8）用半圓形軌道驗證動量守恒定律

05分層強化訓(xùn)練

新高考命題熱點:

新高考中，《驗證動量守恒定律》有多個命題熱點。一是實驗原理的深度考查，如對動量守恒條件的

精準(zhǔn)分析，結(jié)合實際場景判斷系統(tǒng)是否守恒。二是實驗數(shù)據(jù)處理與分析，給出碰撞前后物體的速度、質(zhì)量

數(shù)據(jù)，要求計算動量并驗證守恒關(guān)系，或根據(jù)紙帶、頻閃照片求速度。三是實驗裝置的改進創(chuàng)新，像利用

傳感器、氣墊導(dǎo)軌優(yōu)化實驗，考查對新裝置的理解與操作。四是實驗拓展，結(jié)合多物體碰撞、非彈性碰撞

等復(fù)雜情形，考查知識遷移與綜合運用能力。

一、實驗?zāi)康?/p>

i.驗證動量守恒定律：通過實驗驗證在碰撞過程中系統(tǒng)的總動量是否守恒。

2.熟悉實驗儀器：進一步熟悉氣墊導(dǎo)軌、通用電腦計數(shù)器等實驗儀器的使用方法。

3.研究碰撞特點：用觀察法研究彈性碰撞和非彈性碰撞的特點。

二、實驗原理

1.動量守恒定律：一個系統(tǒng)不受外力或所受外力之和為零，這個系統(tǒng)的總動量保持不變。表達式為

叫匕+7〃2V2=叫匕+根2V2，在本實驗中，通過特定的碰撞實驗裝置，測量碰撞前后物體的質(zhì)量與速度，進

而驗證該定律。

2.實驗思路：選擇兩個發(fā)生一維碰撞的物體，確保在碰撞過程中系統(tǒng)所受外力的矢量和近似為零。通過

合理的測量手段，獲取碰撞前后物體的質(zhì)量和速度信息，代入動量守恒表達式進行驗證。

三、實驗裝置

(-)斜槽碰撞實驗裝置

1.斜槽：讓小球獲得一定的速度，且斜槽末端需保持水平，保證小球離開斜槽后做平拋運動。

2.重錘線：確定豎直方向，以便在白紙上準(zhǔn)確標(biāo)記平拋運動的起始點。

3.白紙、復(fù)寫紙：用于記錄小球平拋落點。將復(fù)寫紙壓在白紙上面，小球落到復(fù)寫紙上，會在白紙上留

下痕跡。

4.兩個大小相同、質(zhì)量不同的小球：質(zhì)量較大的入射小球mi,質(zhì)量較小的被碰小球m2。

(二)氣墊導(dǎo)軌實驗裝置

1.氣墊導(dǎo)軌：提供近似無摩擦的水平運動環(huán)境，減少系統(tǒng)所受外力。通過向?qū)к墐?nèi)通氣，使滑塊懸浮在

導(dǎo)軌上。

2.滑塊：兩個質(zhì)量不同的滑塊作為碰撞物體，在滑塊上可安裝遮光片。

3.光電門：用于測量滑塊碰撞前后的速度。當(dāng)遮光片通過光電門時，光電門會記錄遮光時間，結(jié)合遮光

片的寬度，可計算出滑塊的速度。

4.氣源：為氣墊導(dǎo)軌提供氣體，維持滑塊的懸浮狀態(tài)。

四、實驗步驟

(一)斜槽碰撞實驗

L安裝與調(diào)節(jié)：將斜槽固定在水平桌面上，使斜槽末端水平。用重錘線確定豎直方向，在水平地面上鋪

上白紙，再在白紙上覆蓋復(fù)寫紙。

2.測量質(zhì)量：用天平準(zhǔn)確測量入射小球mi和被碰小球的質(zhì)量m2。

3.確定落點：讓入射小球mi從斜槽某一固定高度由靜止釋放，重復(fù)多次，找出其平均落點P。然后將

被碰小球m2放在斜槽末端，讓入射小球n從同一高度由靜止釋放，與被碰小球m2發(fā)生碰撞，重復(fù)多次,

分別找出碰撞后入射小球的平均落點M和被碰小球的平均落點No

4.測量計算：用刻度尺測量平拋運動的水平射程OM、OP、ONo由于平拋運動時間相同，水平速度與

水平射程成正比，可根據(jù)動量守恒表達式叫0P=m{OM+m2ON進行驗證。

(-)氣墊導(dǎo)軌實驗

1.安裝調(diào)試：將氣墊導(dǎo)軌調(diào)至水平，連接好氣源，使滑塊能在導(dǎo)軌上自由滑動。安裝并校準(zhǔn)光電門。

2.測量質(zhì)量：用天平測量兩個滑塊的質(zhì)量mi、m2o

3.測量速度：給滑塊皿一定的初速度，使其與靜止的滑塊m2發(fā)生碰撞，通過光電門記錄碰撞前后滑塊

mi和m2的遮光時間h、t「、t2'，結(jié)合遮光片寬度，計算出速度匕=4,vx=—,v2--?

4.驗證守恒：將測量得到的質(zhì)量和速度代入動量守恒表達式，判斷等式是否成立。

五、數(shù)據(jù)處理

1.速度計算：利用光電門測得的時間和擋光片的寬度，計算滑塊的速度。

2.動量計算：根據(jù)動量公式p=mv,計算碰撞前后的總動量。

3.驗證表達式：將碰撞前后的動量代入動量守恒的表達式，驗證其是否相等。

4.計算驗證：根據(jù)實驗測量的數(shù)據(jù)，代入相應(yīng)的動量守恒表達式進行計算。對比等式兩邊的數(shù)值，若在

實驗誤差允許范圍內(nèi)相等，則驗證了動量守恒定律。例如，在斜槽碰撞實驗中，若的差值足夠小，可認(rèn)為

動量守恒得到驗證。

六、誤差分析

1.斜槽碰撞實驗：斜槽末端可能并非絕對水平，導(dǎo)致小球平拋運動不標(biāo)準(zhǔn)；測量小球落點時存在誤差，

尤其是確定平均落點時；兩球碰撞時并非完全彈性碰撞，有機械能損失，可能影響動量守恒的驗證；空氣

阻力對小球運動也會產(chǎn)生一定影響。

2.氣墊導(dǎo)軌實驗：氣墊導(dǎo)軌難以做到絕對水平，會引入額外的外力；光電門的測量精度有限，可能導(dǎo)致

速度測量不準(zhǔn)確；滑塊與導(dǎo)軌之間雖有氣墊，但仍存在一定的摩擦力，會對系統(tǒng)動量產(chǎn)生影響。

七、實驗注意事項

1.確保實驗裝置穩(wěn)定且調(diào)整至水平狀態(tài)。

2.多次測量以提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3.注意安全，避免小球彈出傷人。

八、實驗拓展與應(yīng)用

1.拓展實驗：可以探究不同碰撞類型（如彈性碰撞、非彈性碰撞、完全非彈性碰撞）下的動量守恒情況。

例如，在斜槽碰撞實驗中，通過改變兩球的材質(zhì)，實現(xiàn)不同類型的碰撞，觀察動量守恒的驗證結(jié)果是否一

致。

2.實際應(yīng)用：在交通領(lǐng)域，分析車輛碰撞事故時，可利用動量守恒定律研究碰撞前后車輛的運動狀態(tài)變

化；在微觀粒子的研究中，通過粒子之間的碰撞實驗，利用動量守恒定律來推斷粒子的性質(zhì)和相互作用。

典型真題精煉j

【例1】（2024?新疆河南?高考真題）某同學(xué)用如圖所示的裝置驗證動量守恒定律。將斜槽軌道固定在水平

桌面上，軌道末段水平，右側(cè)端點在水平木板上的垂直投影為。，木板上疊放著白紙和復(fù)寫紙。實驗時先

將小球a從斜槽軌道上。處由靜止釋放，a從軌道右端水平飛出后落在木板上；重復(fù)多次，測出落點的平均

位置尸與。點的距離與，將與a半徑相等的小球6置于軌道右側(cè)端點，再將小球。從。處由靜止釋放，兩

球碰撞后均落在木板上；重復(fù)多次，分別測出a、b兩球落點的平均位置〃、N與。點的距離與、X-

Q,

完成下列填空:

⑴記a、b兩球的質(zhì)量分別為根八mb,實驗中須滿足條件外mb（填“>”或“<”）；

⑵如果測得的4、X”、/、久和既在實驗誤差范圍內(nèi)滿足關(guān)系式,則驗證了兩小球在碰撞中滿足

動量守恒定律。實驗中，用小球落點與。點的距離來代替小球水平飛出時的速度，依據(jù)是

【例2】（2024?北京?高考真題）如圖甲所示，讓兩個小球在斜槽末端碰撞來驗證動量守恒定律。

（1）關(guān)于本實驗，下列做法正確的是（填選項前的字母）。

A.實驗前，調(diào)節(jié)裝置，使斜槽末端水平

B.選用兩個半徑不同的小球進行實驗

C.用質(zhì)量大的小球碰撞質(zhì)量小的小球

（2）圖甲中。點是小球拋出點在地面上的垂直投影，首先，將質(zhì)量為仙的小球從斜槽上的S位置由靜止釋放，

小球落到復(fù)寫紙上，重復(fù)多次。然后，把質(zhì)量為"22的被碰小球置于斜槽末端，再將質(zhì)量為如的小球從S

位置由靜止釋放，兩球相碰，重復(fù)多次。分別確定平均落點，記為M、N和P（尸為根/單獨滑落時的平均

落點）。

乙

a.圖乙為實驗的落點記錄，簡要說明如何確定平均落點—；

b.分別測出。點到平均落點的距離，記為。尸、和ON。在誤差允許范圍內(nèi)，若關(guān)系式—成立，即可

驗證碰撞前后動量守恒。

(3)受上述實驗的啟發(fā)，某同學(xué)設(shè)計了另一種驗證動量守恒定律的實驗方案。如圖丙所示，用兩根不可伸長

的等長輕繩將兩個半徑相同、質(zhì)量不等的勻質(zhì)小球懸掛于等高的。點和點，兩點間距等于小球的直徑。

將質(zhì)量較小的小球1向左拉起至A點由靜止釋放，在最低點B與靜止于C點的小球2發(fā)生正碰。碰后小球

1向左反彈至最高點小球2向右擺動至最高點。。測得小球1,2的質(zhì)量分別為相和跖弦長A2=。、

A'B=I2、CD=I3。

丙

推導(dǎo)說明，“7、M、11、12、滿足關(guān)系即可驗證碰撞前后動量守恒。

創(chuàng)新實驗新考法:

【變式a通過彈射裝置水平面內(nèi)驗證動量守恒定律

1.(24-25高三上?河北?期末)楊同學(xué)設(shè)計了如圖所示的一個簡易實驗來驗證動量守恒定律，將一個彈射裝

置固定在長水平板上，彈射器的彈簧原長時右端在O'點。物塊A和物塊B的質(zhì)量分別為%和加2,兩者與

長水平板間的動摩擦因數(shù)相同且較小。先不放物塊B,用物塊A壓縮彈簧右端至。點后由靜止釋放，物塊

A運動到長水平板上的P點后停下。在長水平板上O'點右側(cè)某處標(biāo)記點O,將物塊B放置在O點后，再次

用物塊A壓縮彈簧右端至。點后由靜止釋放，兩物塊發(fā)生對心正碰，最終分別停在M點和N點。多次重復(fù)

實驗，確定尸、M、N的平均位置，得到。尸、OM、ON的長度分別為/八x0M>x0N,O'P>O'M,O'N的

長度分別為Xo，p、xo,M,x0,No兩物塊體積較小，重力加速度為g。

wMA]T.TTT

QO'OMPN

(1)在實驗時，物塊A和物塊B的質(zhì)量應(yīng)符合叫(填“>”“〈”或“=”)m2o

mXXX

(2)楊同學(xué)需要驗證的關(guān)系式為(從/、2>OP'XQM、XQN、O,P'O'M'當(dāng)中選擇你認(rèn)為必

需的物理量表示）。

（3）將。點的標(biāo)記位置適當(dāng)（填“左移”或“右移”），可以進一步減小實驗的誤差。

【變式2】用斜軌道和水平軌道來驗證動量守恒定律

2.（24-25高二上?河南?階段練習(xí)）某同學(xué)用斜軌道和水平軌道來驗證動量守恒定律，如圖所示，將斜軌道

固定，并與水平軌道在。點由小圓弧平滑連接，將一物塊甲由斜軌道上某一位置靜止釋放，物塊甲最后停

在水平軌道上，多次重復(fù)該操作，找到物塊甲的平均停留位置，記為尸點；將相同材質(zhì)的物塊乙放在。點，

再次讓物塊甲由斜軌道上靜止釋放，多次重復(fù)該操作，找到物塊甲、乙的平均停留位置，分別記為加、N

點，回答下列問題。

⑴物塊甲的質(zhì)量應(yīng)_________（選填“大于”“等于”或“小于”）物塊乙的質(zhì)量。

⑵物塊甲每次的釋放位置應(yīng)_________（選填“相同”或“不同”）。

（3）若物塊甲、乙的質(zhì)量分別為叫、啊，。點到三點的距離分別為不、4、々，若關(guān)系式成

立（用叫、加2、/、耳、々表示），則說明該碰撞過程動量守恒；若關(guān)系式________也成立（用毛、4、

%表示），則說明該碰撞為彈性碰撞。

【變式3】用氣墊導(dǎo)軌和光電門驗證動量守恒定律

3.（24-25高三上?吉林通化?階段練習(xí)）驗證動量守恒的實驗可以在如圖所示的氣墊導(dǎo)軌上完成，其中左、

右兩側(cè)的光電門可以記錄遮光片通過光電門的擋光時間。實驗前，測得滑塊A（連同其上的遮光片）的總

質(zhì)量為m/、滑塊B（連同其上的遮光片）的總質(zhì)量為m2,兩滑塊上遮光片的寬度相同。實驗時，開啟氣墊

導(dǎo)軌氣源的電源，輕輕撥動兩滑塊，兩滑塊在導(dǎo)軌上自由運動時近似為勻速運動，再讓滑塊A從導(dǎo)軌的左

側(cè)向右運動，穿過光電門與靜止在兩光電門之間的滑塊B發(fā)生碰撞。

(1)關(guān)于實驗，下列說法正確的是。

A.本實驗可以不用通過墊高導(dǎo)軌的方式平衡滑塊和軌道間的摩擦阻力

B,兩滑塊的質(zhì)量應(yīng)滿足叫〉牲！

C.需要用刻度尺測量兩光電門之間的距離

D.需要用秒表測定滑塊上的遮光片經(jīng)過光電門的時間

(2)在某次實驗中，光電門記錄的遮光片擋光時間如表所示。

左側(cè)光電門右側(cè)光電門

碰前Ti無

碰后

T2T3

在實驗誤差允許范圍內(nèi)，若滿足關(guān)系式,即驗證了碰撞前后兩滑塊組成的系統(tǒng)動量守恒(用測

量的物理量表示)。

(3)若滑塊A第一次經(jīng)過左側(cè)光電門的時間為T,滑塊B第一次經(jīng)過右側(cè)光電門的時間為丁，通過改變兩滑

塊的質(zhì)量比值也，可以使比值事變大，J的上限值為_________

加211

【變式4】用豎直擋板描跡驗證動量守恒定律

4.(24-25高二上?河南駐馬店?期末)用如圖甲所示的裝置做“驗證動量守恒定律”實驗，研究小球在斜槽末

端碰撞時動量是否守恒。

(1)下列關(guān)于本實驗條件的敘述，正確的是

A.同一組實驗中，入射小球必須從同一位置由靜止釋放

B.入射小球的質(zhì)量需等于被碰小球的質(zhì)量

C.斜槽部分必須光滑

D.軌道末端必須水平

(2)圖甲中。點是小球拋出點在地面上的垂直投影，實驗時先讓入射小球多次從斜槽上同一位置S由靜止釋

放，通過白紙和復(fù)寫紙找到其平均落地點的位置P,測出平拋射程OP,然后，把半徑相同的被碰小球靜置

于軌道的水平末端，仍將入射小球從斜槽上位置S由靜止釋放，與被碰小球發(fā)生正碰，并多次重復(fù)該操作，

測得兩小球平均落地點位置分別為〃、N,實驗中還需要測量的物理量有o

A.入射小球和被碰小球的質(zhì)量叫、?B.入射小球開始的釋放高度力

C.小球拋出點距地面的高度aD.兩球相碰后的平拋射程OM、ON

(3)在實驗誤差允許范圍內(nèi)，若滿足關(guān)系式(用所測物理量的字母表示)，則認(rèn)為兩球碰撞前后的動量

守恒。

(4)若采用圖乙裝置來驗證碰撞中的動量守恒，實驗中小球平均落點位置分別為戶、M'、N',O'與小球在

斜槽末端時球心的位置等高。下列說法中正確的是o

A.若懸=懸+券’則表明此碰撞過程動量守恒

B-若7知=7^^+7粉’則表明此碰撞過程動量守恒

C.若禽=券+薪；’則表明此碰撞過程機械能守恒

D.若懸=懸+券’則表明此碰撞過程機械能守恒

【變式5】利用單擺偏角驗證動量守恒定律

5.(2024.重慶.模擬預(yù)測)小張同學(xué)設(shè)計了如圖所示的實驗裝置來驗證“動量守恒定律”。主要實驗步驟如下：

①用天平測出半徑相等的A、B兩球的質(zhì)量，分別記為％、%；

②將兩球懸掛在豎直放置的實驗裝置上，懸掛點。|、。2等高且間距為小球直徑，兩球靜止時球心處于同一

水平面上；

③將A球平行于豎直板拉開，讀出其懸線與豎直方向的夾角為:

④然后將A球由靜止釋放，使其與B球發(fā)生正碰，記錄碰撞后兩球懸線偏離豎直方向的最大角度4、體。

（1）要完成該實驗,（選填“需要”或“不需要”）測量懸掛點到兩球球心的距離。

（2）某次實驗時，若機人>叫5，則需滿足關(guān)系式（用，%、7幅、4、或、晶表示），才可以認(rèn)為兩球組

成的系統(tǒng)在碰撞前、后動量守恒。

（3）某次實驗時，若機A<%,則A球碰撞前、后速度方向（選填“一定相反”或“不一定相反”）。

【變式6】驗證小車在斜面碰撞中的動量守恒定律

6.（24-25高二上?山東青島?期中）某同學(xué)設(shè)計了一個驗證動量守恒定律的實驗，實驗步驟如下，請完

成填空。

（1）用螺旋測微器測出遮光片的寬度”，如圖甲所示，則4=mm。

（2）如圖乙，將遮光片固定在小車A上，光電門1、2固定在長木板的一側(cè)，長木板下墊著小木片，使得

小車A運動時通過兩個光電門的時間相等，這樣做的目的是;

（3）保持（2）中長木板的傾角不變，如圖丙，在小車A的前端粘有橡皮泥，推動小車A使之運動，并與

原來靜止在前方的小車3相碰，碰后粘合成一體繼續(xù)運動，用數(shù)字毫秒計分別讀出遮光片通過光電門1、2

的時間4=3.14ms、t2=4.75ms；

（4）已測得小車A和橡皮泥的質(zhì)量g=0.4kg,小車B的質(zhì)量咫=0.2kg,則碰前兩小車的總動量為

kg-m/s,碰后兩小車的總動量為kg-m/s（計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。比較碰撞前后的總動量,

完成驗證。

【變式7】驗證小球碰撞后落到斜面上時的動量守恒定律

7.（24-25高二上?河南?階段練習(xí)）如圖所示，某實驗小組的同學(xué)將長木板沿傾斜方向固定來驗證動量守恒

定律，并進行了如下的操作：

。.將斜槽固定在水平桌面上，并調(diào)整斜槽末端水平；

6.在長木板上由下往上依次鋪有白紙和復(fù)寫紙；

c.先讓入射小球A多次從斜軌上的某位置由靜止釋放；然后把被碰小球B靜置于軌道的末端，再將入射小

球A從斜軌上同一位置由靜止釋放，與小球B相撞；

d多次重復(fù)此步驟，用最小圓圈法分別找到碰撞前后小球在長木板上的平均落點/、P、N,其中P點為小

球A單獨運動的落點。

（1）為了防止小球A不被反彈，則應(yīng)滿足小球A的質(zhì)量______（選填“大于”、“等于”或“小于”）小球B的質(zhì)

量；

（2）被撞小球B的落點是（選填"AT“P”或“產(chǎn)）；

（3）關(guān)于對本實驗的理解，下列正確的是；

A.需測量釋放點到斜槽末端的高度/?B.需用游標(biāo)卡尺測量小球的直徑

C.需用天平測量兩球的質(zhì)量如和根2D.需測量M、尸、N到斜槽末端。點的長度L、心、L3

（4）若兩球碰撞的過程中動量守恒，則關(guān)系式_______成立（用mi、他、Li、七、心表示）；若該碰撞過程

的機械能也守恒，則關(guān)系式成立（用Li、乙2、卻表示）。

【變式8】用半圓形軌道驗證動量守恒定律

8.（24-25高三上?河南?階段練習(xí)）某同學(xué)利用圖示半圓形軌道（可不計摩擦）裝置驗證動量守恒定律，AB

為水平直徑，C為軌道的最低點，為6為表面涂有不同顏料的小球，它們沿軌道運動時，可在軌道上留下

印跡，測得久少的質(zhì)量分別為叫、mb,初始時，球位于C點。

（1）在適當(dāng)?shù)奈恢糜伸o止釋放小球。，在C點與6球碰撞后,兩小球均沿圓弧CB上升，則ma（填“>”"=，

或“<”）mb。

（2）測得小球。在C點左右兩側(cè)印跡的豎直高度分別為%和4，小球6在C點右側(cè)印跡的豎直高度為外（未

到達B點），若碰撞過程中兩小球的動量守恒，則應(yīng)滿足的關(guān)系式為。（用題中所給的字母表示）

（3）若碰撞過程中兩小球無機械能損失，則應(yīng)滿足的關(guān)系式為o（用4、3用表示）

1.（2024?福建?高考真題）某小組基于動量守恒定律測量玩具槍子彈離開槍口的速度大小，實驗裝置如圖

（a）所示。所用器材有：玩具槍、玩具子彈、裝有擋光片的小車、軌道、光電門、光電計時器、十分度游

標(biāo)卡尺、電子秤等。實驗步驟如下：

光電門8光電門，

]用擋光4玩具槍管

|/b$I—

左軌道右

圖（a）圖（b）

（1）用電子秤分別測量小車的質(zhì)量V和子彈的質(zhì)量m；

（2）用游標(biāo)卡尺測量擋光片寬度d,示數(shù)如圖（b）所示，寬度d=cm；

（3）平衡小車沿軌道滑行過程中的阻力。在軌道上安裝光電門A和B,讓裝有擋光片的小車以一定初速度

由右向左運動，若測得擋光片經(jīng)過A、B的擋光時間分別為13.56ms、17.90ms,則應(yīng)適當(dāng)調(diào)高軌道的（填

“左”或“右”）端。經(jīng)過多次調(diào)整，直至擋光時間相等；

（4）讓小車處于A的右側(cè)，槍口靠近小車，發(fā)射子彈，使子彈沿軌道方向射出并粘在小車上，小車向左運

動經(jīng)過光電門A,測得擋光片經(jīng)過A的擋光時間4；

（5）根據(jù)上述測量數(shù)據(jù)，利用公式丫=（用d、加、M、4表示）即可得到子彈離開槍口的速度大小

2.（2024?山東?高考真題）在第四次“天宮課堂”中，航天員演示了動量守恒實驗。受此啟發(fā)，某同學(xué)使用如

圖甲所示的裝置進行了碰撞實驗，氣墊導(dǎo)軌兩端分別安裝“b兩個位移傳感器，。測量滑塊A與它的距離

以，。測量滑塊B與它的距離尤B。部分實驗步驟如下：

①測量兩個滑塊的質(zhì)量，分別為200.0g和400.0g；

②接通氣源，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平；

③撥動兩滑塊，使A、B均向右運動；

④導(dǎo)出傳感器記錄的數(shù)據(jù)，繪制X4、獨隨時間變化的圖像，分別如圖乙、圖丙所示。

傳感器a滑塊A滑塊B......傳感口器b

~~IIIIIIIIIIIIiIiIIII0

II■■連氣源

回答以下問題：

（1）從圖像可知兩滑塊在t=S時發(fā)生碰撞；

⑵滑塊B碰撞前的速度大小v=m/s（保留2位有效數(shù)字）；

（3）通過分析，得出質(zhì)量為200.0g的滑塊是（填“A”或"B”）。

3.（2023?遼寧?高考真題）某同學(xué)為了驗證對心碰撞過程中的動量守恒定律，設(shè)計了如下實驗：用紙板搭

建如圖所示的滑道，使硬幣可以平滑地從斜面滑到水平面上，其中為水平段。選擇相同材質(zhì)的一元硬幣

和一角硬幣進行實驗。

圖（6）

測量硬幣的質(zhì)量,得到一元和一角硬幣的質(zhì)量分別為叫和嗎（叫>”）。將硬幣甲放置在斜面一某一位置,

標(biāo)記此位置為Bo由靜止釋放甲，當(dāng)甲停在水平面上某處時，測量甲從。點到停止處的滑行距離將硬

幣乙放置在。處，左側(cè)與。點重合，將甲放置于8點由靜止釋放。當(dāng)兩枚硬幣發(fā)生碰撞后，分別測量甲乙

從。點到停止處的滑行距離和ON。保持釋放位置不變，重復(fù)實驗若干次，得到。尸、OM,ON的平均

值分別為So、1、$2。

（1）在本實驗中，甲選用的是—（填“一元”或“一角”）硬幣;

（2）碰撞前，甲到。點時速度的大小可表示為—（設(shè)硬幣與紙板間的動摩擦因數(shù)為〃，重力加速度為g）；

（3）若甲、乙碰撞過程中動量守恒，則底苕L=

（用/和牝表示）,然后通過測得的具體數(shù)據(jù)驗

yIS2

證硬幣對心碰撞過程中動量是否守恒;

（4）由于存在某種系統(tǒng)或偶然誤差，計算得到碰撞前后甲動量變化量大小與乙動量變化量大小的比值不是

1,寫出一條產(chǎn)生這種誤差可能的原因

4.（2022?天津?高考真題）某同學(xué)驗證兩個小球在斜槽末端碰撞時的動量守恒，實驗裝置如圖所示。A、B

為兩個直徑相同的小球。實驗時，不放B,讓A從固定的斜槽上E點自由滾下，在水平面上得到一個落點

位置；將B放置在斜槽末端，讓A再次從斜槽上E點自由滾下，與B發(fā)生正碰，在水平面上又得到兩個落

點位置。三個落點位置標(biāo)記為M、N、Po

（1）為了確認(rèn)兩個小球的直徑相同，該同學(xué)用10分度的游標(biāo)卡尺對它們的直徑進行了測量，某次測量的

結(jié)果如下圖所示，其讀數(shù)為mm。

0主尺I

23cm

山|山|可川|||川I"川川出I

0游標(biāo)尺10

(2)下列關(guān)于實驗的要求哪個是正確的0

A.斜槽的末端必須是水平的B.斜槽的軌道必須是光滑的

C.必須測出斜槽末端的高度D.A、B的質(zhì)量必須相同

(3)如果該同學(xué)實驗操作正確且碰撞可視為彈性碰撞，A、B碰后在水平面上的落點位置分別

為、o(填落點位置的標(biāo)記字母)

5.(2022.重慶?高考真題)如圖為某小組探究兩滑塊碰撞前后的動量變化規(guī)律所用的實驗裝置示意圖。帶

刻度尺的氣墊導(dǎo)軌右支點固定，左支點高度可調(diào)，裝置上方固定一具有計時功能的攝像機。

滑塊A滑塊B氣茅導(dǎo)軌

f--------i

/口口3

特II

左支點右支點

(1)要測量滑塊的動量，除了前述實驗器材外，還必需的實驗器材是o

(2)為減小重力對實驗的影響，開動氣泵后，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的左支點，使輕推后的滑塊能在氣墊導(dǎo)軌上近

似做運動。

(3)測得滑塊B的質(zhì)量為197.8g,兩滑塊碰撞前后位置x隨時間f的變化圖像如圖所示，其中①為滑塊B

碰前的圖線。取滑塊A碰前的運動方向為正方向，由圖中數(shù)據(jù)可得滑塊B碰前的動量為kg-m-s-1

(保留2位有效數(shù)字)，滑塊A碰后的圖線為(選填“②”“③”“④”)。

x/mm

470.0

460.0

450.0

440.0

430.0

420.0

410.0

400.0

390.0

380.0

0.000.501.001.502.00t/s

【答案】天平勻速直線-0.011③

6.(2022.全國.高考真題)利用圖示的實驗裝置對碰撞過程進行研究。讓質(zhì)量為嗎的滑塊A與質(zhì)量為丐的

靜止滑塊B在水平氣墊導(dǎo)軌上發(fā)生碰撞，碰撞時間極短，比較碰撞后A和B的速度大小匕和打,進而分析

碰撞過程是否為彈性碰撞。完成下列填空:

1

擋板B

A氣墊導(dǎo)軌

（1）調(diào)節(jié)導(dǎo)軌水平；

（2）測得兩滑塊的質(zhì)量分別為0.510kg和0.304kg。要使碰撞后兩滑塊運動方向相反，應(yīng)選取質(zhì)量為kg

的滑塊作為A；

（3）調(diào)節(jié)B的位置，使得A與B接觸時，A的左端到左邊擋板的距離距與B的右端到右邊擋板的距離S?相

等；

（4）使A以一定的初速度沿氣墊導(dǎo)軌運動，并與B碰撞，分別用傳感器記錄A和B從碰撞時刻開始到各

自撞到擋板所用的時間/和馬；

（7）五的平均值為；（保留2位有效數(shù)字）

%

（8）理論研究表明，對本實驗的碰撞過程，是否為彈性碰撞可由五判斷。若兩滑塊的碰撞為彈性碰撞，則

%

工的理論表達式為（用叫和叫表示），本實驗中其值為（保留2位有效數(shù)字），若該值與（7）

“2

中結(jié)果間的差別在允許范圍內(nèi)，則可認(rèn)為滑塊A與滑塊B在導(dǎo)軌上的碰撞為彈性碰撞。

7.（2022?浙江?高考真題）“探究碰撞中的不變量”的實驗裝置如圖所示，阻力很小的滑軌上有兩輛小車A、

B,給小車A一定速度去碰撞靜止的小車B,小車A、B碰撞前后的速度大小可由速度傳感器測得。

BA

ULH

s==a

①實驗應(yīng)進行的操作有O

A.測量滑軌的長度

B.測量小車的長度和高度

C.碰撞前將滑軌調(diào)成水平

②下表是某次實驗時測得的數(shù)據(jù):

碰撞前A的速度大小碰撞后A的速度大小碰撞后B的速度大小

A的質(zhì)量/kgB的質(zhì)量/kg

/(m-s-1)/(m-s-1)/(m-s-1)

0.2000.3001.0100.2000.800

由表中數(shù)據(jù)可知，碰撞后小車A、B所構(gòu)成系統(tǒng)的總動量大小是kg.m/so(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)

8.(24-25高二上?河南周口?階段練習(xí))某實驗小組的同學(xué)利用如圖1所示的裝置來驗證動量守恒定律。

遮光條

\P

光電門0

1

萬nQ-

H

充氣

源U

u氣墊導(dǎo)軌

圖

圖2

①調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌，輕推滑塊Q使其能在氣墊導(dǎo)軌上做勻速直線運動；

②將弧形軌道與氣墊導(dǎo)軌平滑連接；

③氣墊導(dǎo)軌上不放滑塊Q,將固定有遮光條的滑塊P在弧形軌道上由靜止釋放,測得遮光條的遮光時間為彳；

④在氣墊導(dǎo)軌左側(cè)放置滑塊Q,滑塊P在弧形軌道上由同一位置靜止釋放，滑塊P與滑塊Q發(fā)生碰撞并粘

在一起，測得遮光條的遮光時間為L；

⑤測得滑塊P(含遮光條)、Q的質(zhì)量分別為加、M,用游標(biāo)卡尺測得遮光條的寬度L如圖2所示。

請回答下列問題：

(1)遮光條的寬度L=mmo

(2)若碰撞過程中關(guān)系式9=—成立(用題中已知量表示)，則系統(tǒng)的動量守恒。

t,

(3)若第二次釋放P的位置偏低，則力的值—(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。

9.(2025?全國?模擬預(yù)測)利用如圖1所示的實驗裝置驗證動量守恒定律時，通過讀取拉力傳感器的示數(shù)，

可以進行相關(guān)的計算與驗證。已知重力加速度為g,實驗步驟如下：

(1)選擇大小相同、質(zhì)量相等的小鋼球A、B,測出小球質(zhì)量為優(yōu)，使用游標(biāo)卡尺測量小球直徑，如圖2,

則小球直徑D=cm。

(2)將小鋼球A、B用長度均為L的不可伸長輕質(zhì)細(xì)線懸掛在同■高度處，懸掛點。、O'間距d

(3)保持A球、B球與在同一豎直面內(nèi)，將A球拉開一定角度且細(xì)線繃緊。由靜止釋放A球。A球

與B球碰撞后，A球靜止不動，B球繼續(xù)擺動。讀取拉力傳感器數(shù)據(jù)，記錄球A擺動過程最大拉力K,球

B擺動過程最大拉力

(4)碰撞前瞬間，A球的動量大小為—(用題中所給物理量字母表示)；若滿足關(guān)系式—(用片、F2

表示)，則驗證碰撞中動量守恒。

10.(24-25高三上?河北唐山?期中)用圖甲所示裝置做“驗證動量守恒定律”實驗。實驗中使用的小球1和2

質(zhì)量分別為相/、,Z2,直徑分別為小、12。在木板上鋪一張白紙，白紙上面鋪放復(fù)寫紙，記下重錘線所指的

位置Oo

木

條

夕

M給

P

I-

W777777T77777777777Z//////////////

OMPNo

圖甲圖乙

(1)小球1和2的質(zhì)量應(yīng)滿足mim2,直徑應(yīng)滿足diA=(選填“大于”“等于”或“小于”)

(2)實驗時，先不放小球2,使小球1從斜槽上某一點S由靜止釋放，找到其平均落地點的位置P,測量平拋

射程。P。再把小球2靜置于斜槽軌道末端，讓小球1仍從S處由靜止釋放，與小球2碰撞，并多次重復(fù)。

該實驗需要完成的必要步驟還有o(選填選項前的字母)

A.測量兩個小球的質(zhì)量相/、

B.測量小球1的釋放點S距桌面的高度h

C.測量斜槽軌道末端距地面的高度X

D.分別找到小球1與小球2相碰后平均落地點的位置M、N

E.測量平拋射程OM、ON

（3）要驗證兩球碰撞前后動量守恒，僅需驗證關(guān)系式是否成立［用（2）中測量的量表示】。

（4）另一同學(xué)也用上述兩球進行實驗，但將實驗裝置進行了改裝：如圖乙所示，將白紙、復(fù)寫紙固定在豎直

放置的木條上，用來記錄實驗中球A、球B與木條的撞擊點。實驗時，首先將木條豎直立在軌道末端右側(cè)

并與軌道接觸，讓入射球A從斜軌上起始位置由靜止釋放，撞擊點為"；然后將木條平移到圖中所示位置，

入射球A從斜軌上起始位置由靜止釋放，確定其撞擊點P；再將入射球A從斜軌上起始位置由靜止釋放,

與球B相撞，確定球A和球B相撞后的撞擊點分別為M和N，。測得夕與“，P',AT各點的高度差分別為

歷、后、h3,若所測物理量滿足表達式時，則說明球A和球B碰撞中動量守恒。

11.（24-25高二上?江蘇南通?階段練習(xí)）某同學(xué)利用如圖甲所示的氣墊導(dǎo)軌和光電門驗證動量守恒定律，

如圖乙所示，在兩個滑塊A、B相互碰撞的端面裝上彈性碰撞架，滑塊碰撞后隨即分開，兩滑塊上固定有相

同的遮光條。

（1）用螺旋測微器測量遮光條寬度/，如圖所示，并將兩塊寬度均為d的遮光條安裝到兩滑塊上，可知遮光

條的寬度d=mmo

（2）調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平時，先取下滑塊B,將滑塊A置于光電門。的左側(cè)，向右輕推滑塊A,若數(shù)字計時器

記錄滑塊通過光電門b的時間分別為M、M，且則應(yīng)調(diào)（選填“高”或者“低”）氣墊

導(dǎo)軌左端的底腳螺絲；

（3）氣墊導(dǎo)軌調(diào)節(jié)水平后，將滑塊A置于光電門。的左側(cè)，滑塊6靜置于,給滑塊A一定的初速度

去碰撞滑塊B；

A.光電門。的左側(cè)B.光電門外b之間C.光電門b的右側(cè)

（4）某次實驗中，用滑塊A去碰撞靜止在氣墊導(dǎo)軌上的滑塊測得兩滑塊（包含遮光條）的質(zhì)量分別為砥

和“％,滑塊A兩次經(jīng)過光電門。的時間為△如耳,滑塊8經(jīng)過光電門6的時間為△明則實驗中，4

%（選填或“="）；若實驗中只測量了兩個滑塊的質(zhì)量（未包含遮光條）,則驗證過程中所得到的碰

撞前總動量_______（選填“大于”、“小于”或“等于“）碰撞后的總動量。

12.(24-25高二上?江蘇無錫?期中)用如圖甲所示的裝置做“驗證動量守恒定律”實驗，研究小球在斜槽末

端碰撞時動量是否守恒。

(1)下列關(guān)于本實驗條件的敘述，不正確的是一

A.同一組實驗中，入射小球必須從同一位置由靜止釋放

B.入射小球的質(zhì)量必須大于被碰小球的質(zhì)量

C.斜槽部分必須光滑

D.軌道末端必須水平

(2)圖甲中。點是小球拋出點在地面上的垂直投影，實驗時先讓入射小球多次從斜槽上同一位置S由靜止釋

放，通過白紙和復(fù)寫紙找到其平均落地點的位置尸，測出平拋射程。尸，然后，把半徑相同的被碰小球靜置

于軌道的水平末端，仍將入射小球從斜槽上的位置S由靜止釋放，與被碰小球發(fā)生正碰，并多次重復(fù)該操

作，確定兩小球平均落地點位置分別為N,測出碰撞后的各自射程OM、ON,則實驗中還需要測量的

物理量有o

(3)在實驗誤差允許范圍內(nèi)，若滿足關(guān)系式(用所測物理量的字母表示)，則可以認(rèn)為兩球碰撞前后

的動量守恒。

(4)若采用圖乙裝置來驗證碰撞中的動量守恒，實驗中小球平均落點位置分別為P、M，、N'、。'與小球在

斜槽末端時球心的位置等高。關(guān)于此碰撞過程以下說法正確的是_

人?若熟=泰+薪’則動量守恒B.若命=贏+焉’則動量守恒

「若贏=懸+嬴,則機械能守恒口?若命=贏+含，則機械能守恒

13.(24-25高三上?天津北辰?階段練習(xí))碰撞一般分為彈性碰撞和非彈性碰撞，發(fā)生彈性碰彈時系統(tǒng)的動

量守恒、機械能也守恒，發(fā)生非彈性碰撞時，系統(tǒng)動量守恒，但機械能不再守恒。為了判斷碰撞的種類，

某興趣實驗小組設(shè)計了如下實驗。

A

5C

重

錘

紂

21

(1)按照如圖所示的實驗裝置圖，安裝實物圖。

(2)用石蠟打磨軌道，使A8C段平整光滑，其中AB段是曲面，8c段是水平面，C端固定一重垂線。

(3)。是C的投影點，OC=H,在軌道上固定一擋板從貼緊擋板。處由靜止釋放質(zhì)量為碼的小球1,

小球1落在M點，用刻度尺測得M點與。點的距離為2/。

(4)在C的末端放置一個大小與小球1相同的小球2,其質(zhì)量為在。現(xiàn)仍從。處靜止釋放小球1,小球1

與小球2發(fā)生正碰，小球2落在N點，小球1落在尸點，測得OP為/,ON為3/。

(5)根據(jù)實驗步驟和上述實驗數(shù)據(jù)，可以得出小球1與2的質(zhì)量之比必=_____。

m2

(6)若兩小球均看成質(zhì)點，以兩球為系統(tǒng)，碰前系統(tǒng)初動能4。=(用題目中字母"、色、/和重力

加速度g表示)，與碰后系統(tǒng)末動能比較，則系統(tǒng)機械能(填“守恒”或“不守恒”)。

14.(2024?四川自貢?模擬預(yù)測)如圖甲所示的沖擊擺裝置，主要用于研究物體的完全非彈性碰撞及測定鋼

球的速度等實驗其原理是利用左端的彈簧槍發(fā)射鋼球，將鋼球水平打入靜止擺塊左側(cè)的小洞并停在里面，

時間極短，擺塊(內(nèi)含鋼球)向右擺動，推動指針，指針擺過的最大角度即為擺塊的最大擺角，彈簧槍水

平發(fā)射鋼球的速度有三擋利用這種裝置可以測出鋼球的發(fā)射速度。圖乙是其簡化裝置圖。

(1)實驗開始前，需測量的物理量為.

A.子彈的質(zhì)量MB.擺塊的質(zhì)量MC.子彈的直徑d

⑵實驗步驟如下：

①將沖擊擺實驗器放在桌上，調(diào)節(jié)底座上的調(diào)平螺絲，使底座水平

②調(diào)節(jié)支架上端的調(diào)節(jié)螺絲，改變懸線的長度，使擺塊的孔洞跟槍口正對，使從彈簧槍中彈出的鋼球恰好

能射入擺塊內(nèi)，擺塊能擺動平穩(wěn)。并且使擺塊右側(cè)與刻度對齊。

③用刻度尺測量出擺長/;

④讓擺塊靜止在平衡位置，扣動彈簧槍扳機，鋼球射入擺塊（未穿出），擺塊和鋼球推動指針一起擺動，

記下指針的最大擺角。

⑤多次重復(fù)實驗，計算出擺塊最大擺角的平均值。；

⑥更換彈簧槍的不同擋位，多次測量，并將結(jié)果填入表中。

擋位平均最大擺角。/度鋼球質(zhì)量機/kg擺塊質(zhì)量M/kg擺長"m鋼球的速度

低速擋15.70.007650.07890.2705.03

中速擋19.10.007650.07890.2706.77

高速擋0.007650.07890.2707.15

現(xiàn)測得高速擋指針最大擺角如圖丙所示，請將表中數(shù)據(jù)補充完整：e=。

（3）用上述測量的物理量表示發(fā)射鋼球的速度丫=。（已知重力加速度為g,用相關(guān)物理量的符號表

示）

（4）某興趣小組利用上表數(shù)據(jù)以及測量的彈簧的形變量Ax,作出（l-cose）-Ax2圖像，如圖丁所示，若已知

彈簧的彈性勢能綜='AA根據(jù)圖丁，可求得彈簧的勁度系數(shù)左=（用〃AM、I、g、c、d表示）

15.（24-25高二上?上海?期中）用氣墊導(dǎo)軌和光電門等裝置來驗證動量守恒定律和