实验9 验证动量守恒定律-2025年高考物理必考实验重难点突破（原卷版）

实验9验证动量守恒定律

01新高考命题热点

02核心考点综述

1）实验目的

2）实验原理

3）实验装置

4）实验步骤

5）数据处理

6）误差分析

7）实验注意事项

8）实验拓展与应用

03典型真题精练

04创新实验新考法

1）通过弹射装置水平面内验证动量守恒定律

2）用斜轨道和水平轨道来验证动量守恒定律

3）用气垫导轨和光电门验证动量守恒定律

4）用竖直挡板描迹验证动量守恒定律

5）利用单摆偏角验证动量守恒定律

6）验证小车在斜面碰撞中的动量守恒定律

7）验证小球碰撞后落到斜面上时的动量守恒定律

8）用半圆形轨道验证动量守恒定律

05分层强化训练

新高考命题热点:

新高考中，《验证动量守恒定律》有多个命题热点。一是实验原理的深度考查，如对动量守恒条件的

精准分析，结合实际场景判断系统是否守恒。二是实验数据处理与分析，给出碰撞前后物体的速度、质量

数据，要求计算动量并验证守恒关系，或根据纸带、频闪照片求速度。三是实验装置的改进创新，像利用

传感器、气垫导轨优化实验，考查对新装置的理解与操作。四是实验拓展，结合多物体碰撞、非弹性碰撞

等复杂情形，考查知识迁移与综合运用能力。

一、实验目的

i.验证动量守恒定律：通过实验验证在碰撞过程中系统的总动量是否守恒。

2.熟悉实验仪器：进一步熟悉气垫导轨、通用电脑计数器等实验仪器的使用方法。

3.研究碰撞特点：用观察法研究弹性碰撞和非弹性碰撞的特点。

二、实验原理

1.动量守恒定律：一个系统不受外力或所受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变。表达式为

叫匕+7〃2V2=叫匕+根2V2，在本实验中，通过特定的碰撞实验装置，测量碰撞前后物体的质量与速度，进

而验证该定律。

2.实验思路：选择两个发生一维碰撞的物体，确保在碰撞过程中系统所受外力的矢量和近似为零。通过

合理的测量手段，获取碰撞前后物体的质量和速度信息，代入动量守恒表达式进行验证。

三、实验装置

(-)斜槽碰撞实验装置

1.斜槽：让小球获得一定的速度，且斜槽末端需保持水平，保证小球离开斜槽后做平抛运动。

2.重锤线：确定竖直方向，以便在白纸上准确标记平抛运动的起始点。

3.白纸、复写纸：用于记录小球平抛落点。将复写纸压在白纸上面，小球落到复写纸上，会在白纸上留

下痕迹。

4.两个大小相同、质量不同的小球：质量较大的入射小球mi,质量较小的被碰小球m2。

(二)气垫导轨实验装置

1.气垫导轨：提供近似无摩擦的水平运动环境，减少系统所受外力。通过向导轨内通气，使滑块悬浮在

导轨上。

2.滑块：两个质量不同的滑块作为碰撞物体，在滑块上可安装遮光片。

3.光电门：用于测量滑块碰撞前后的速度。当遮光片通过光电门时，光电门会记录遮光时间，结合遮光

片的宽度，可计算出滑块的速度。

4.气源：为气垫导轨提供气体，维持滑块的悬浮状态。

四、实验步骤

(一)斜槽碰撞实验

L安装与调节：将斜槽固定在水平桌面上，使斜槽末端水平。用重锤线确定竖直方向，在水平地面上铺

上白纸，再在白纸上覆盖复写纸。

2.测量质量：用天平准确测量入射小球mi和被碰小球的质量m2。

3.确定落点：让入射小球mi从斜槽某一固定高度由静止释放，重复多次，找出其平均落点P。然后将

被碰小球m2放在斜槽末端，让入射小球n从同一高度由静止释放，与被碰小球m2发生碰撞，重复多次,

分别找出碰撞后入射小球的平均落点M和被碰小球的平均落点No

4.测量计算：用刻度尺测量平抛运动的水平射程OM、OP、ONo由于平抛运动时间相同，水平速度与

水平射程成正比，可根据动量守恒表达式叫0P=m{OM+m2ON进行验证。

(-)气垫导轨实验

1.安装调试：将气垫导轨调至水平，连接好气源，使滑块能在导轨上自由滑动。安装并校准光电门。

2.测量质量：用天平测量两个滑块的质量mi、m2o

3.测量速度：给滑块皿一定的初速度，使其与静止的滑块m2发生碰撞，通过光电门记录碰撞前后滑块

mi和m2的遮光时间h、t「、t2'，结合遮光片宽度，计算出速度匕=4,vx=—,v2--»

4.验证守恒：将测量得到的质量和速度代入动量守恒表达式，判断等式是否成立。

五、数据处理

1.速度计算：利用光电门测得的时间和挡光片的宽度，计算滑块的速度。

2.动量计算：根据动量公式p=mv,计算碰撞前后的总动量。

3.验证表达式：将碰撞前后的动量代入动量守恒的表达式，验证其是否相等。

4.计算验证：根据实验测量的数据，代入相应的动量守恒表达式进行计算。对比等式两边的数值，若在

实验误差允许范围内相等，则验证了动量守恒定律。例如，在斜槽碰撞实验中，若的差值足够小，可认为

动量守恒得到验证。

六、误差分析

1.斜槽碰撞实验：斜槽末端可能并非绝对水平，导致小球平抛运动不标准；测量小球落点时存在误差，

尤其是确定平均落点时；两球碰撞时并非完全弹性碰撞，有机械能损失，可能影响动量守恒的验证；空气

阻力对小球运动也会产生一定影响。

2.气垫导轨实验：气垫导轨难以做到绝对水平，会引入额外的外力；光电门的测量精度有限，可能导致

速度测量不准确；滑块与导轨之间虽有气垫，但仍存在一定的摩擦力，会对系统动量产生影响。

七、实验注意事项

1.确保实验装置稳定且调整至水平状态。

2.多次测量以提高数据的准确性。

3.注意安全，避免小球弹出伤人。

八、实验拓展与应用

1.拓展实验：可以探究不同碰撞类型（如弹性碰撞、非弹性碰撞、完全非弹性碰撞）下的动量守恒情况。

例如，在斜槽碰撞实验中，通过改变两球的材质，实现不同类型的碰撞，观察动量守恒的验证结果是否一

致。

2.实际应用：在交通领域，分析车辆碰撞事故时，可利用动量守恒定律研究碰撞前后车辆的运动状态变

化；在微观粒子的研究中，通过粒子之间的碰撞实验，利用动量守恒定律来推断粒子的性质和相互作用。

典型真题精炼j

【例1】（2024•新疆河南•高考真题）某同学用如图所示的装置验证动量守恒定律。将斜槽轨道固定在水平

桌面上，轨道末段水平，右侧端点在水平木板上的垂直投影为。，木板上叠放着白纸和复写纸。实验时先

将小球a从斜槽轨道上。处由静止释放，a从轨道右端水平飞出后落在木板上；重复多次，测出落点的平均

位置尸与。点的距离与，将与a半径相等的小球6置于轨道右侧端点，再将小球。从。处由静止释放，两

球碰撞后均落在木板上；重复多次，分别测出a、b两球落点的平均位置〃、N与。点的距离与、X-

Q,

完成下列填空:

⑴记a、b两球的质量分别为根八mb,实验中须满足条件外mb（填“>”或“<”）；

⑵如果测得的4、X”、/、久和既在实验误差范围内满足关系式,则验证了两小球在碰撞中满足

动量守恒定律。实验中，用小球落点与。点的距离来代替小球水平飞出时的速度，依据是

【例2】（2024・北京・高考真题）如图甲所示，让两个小球在斜槽末端碰撞来验证动量守恒定律。

（1）关于本实验，下列做法正确的是（填选项前的字母）。

A.实验前，调节装置，使斜槽末端水平

B.选用两个半径不同的小球进行实验

C.用质量大的小球碰撞质量小的小球

（2）图甲中。点是小球抛出点在地面上的垂直投影，首先，将质量为仙的小球从斜槽上的S位置由静止释放，

小球落到复写纸上，重复多次。然后，把质量为"22的被碰小球置于斜槽末端，再将质量为如的小球从S

位置由静止释放，两球相碰，重复多次。分别确定平均落点，记为M、N和P（尸为根/单独滑落时的平均

落点）。

乙

a.图乙为实验的落点记录，简要说明如何确定平均落点—；

b.分别测出。点到平均落点的距离，记为。尸、和ON。在误差允许范围内，若关系式—成立，即可

验证碰撞前后动量守恒。

(3)受上述实验的启发，某同学设计了另一种验证动量守恒定律的实验方案。如图丙所示，用两根不可伸长

的等长轻绳将两个半径相同、质量不等的匀质小球悬挂于等高的。点和点，两点间距等于小球的直径。

将质量较小的小球1向左拉起至A点由静止释放，在最低点B与静止于C点的小球2发生正碰。碰后小球

1向左反弹至最高点小球2向右摆动至最高点。。测得小球1,2的质量分别为相和跖弦长A2=。、

A'B=I2、CD=I3。

丙

推导说明，“7、M、11、12、满足关系即可验证碰撞前后动量守恒。

创新实验新考法:

【变式a通过弹射装置水平面内验证动量守恒定律

1.(24-25高三上•河北•期末)杨同学设计了如图所示的一个简易实验来验证动量守恒定律，将一个弹射装

置固定在长水平板上，弹射器的弹簧原长时右端在O'点。物块A和物块B的质量分别为%和加2,两者与

长水平板间的动摩擦因数相同且较小。先不放物块B,用物块A压缩弹簧右端至。点后由静止释放，物块

A运动到长水平板上的P点后停下。在长水平板上O'点右侧某处标记点O,将物块B放置在O点后，再次

用物块A压缩弹簧右端至。点后由静止释放，两物块发生对心正碰，最终分别停在M点和N点。多次重复

实验，确定尸、M、N的平均位置，得到。尸、OM、ON的长度分别为/八x0M>x0N,O'P>O'M,O'N的

长度分别为Xo，p、xo,M,x0,No两物块体积较小，重力加速度为g。

wMA]T.TTT

QO'OMPN

(1)在实验时，物块A和物块B的质量应符合叫(填“>”“〈”或“=”)m2o

mXXX

(2)杨同学需要验证的关系式为(从/、2>OP'XQM、XQN、O,P'O'M'当中选择你认为必

需的物理量表示）。

（3）将。点的标记位置适当（填“左移”或“右移”），可以进一步减小实验的误差。

【变式2】用斜轨道和水平轨道来验证动量守恒定律

2.（24-25高二上•河南•阶段练习）某同学用斜轨道和水平轨道来验证动量守恒定律，如图所示，将斜轨道

固定，并与水平轨道在。点由小圆弧平滑连接，将一物块甲由斜轨道上某一位置静止释放，物块甲最后停

在水平轨道上，多次重复该操作，找到物块甲的平均停留位置，记为尸点；将相同材质的物块乙放在。点，

再次让物块甲由斜轨道上静止释放，多次重复该操作，找到物块甲、乙的平均停留位置，分别记为加、N

点，回答下列问题。

⑴物块甲的质量应_________（选填“大于”“等于”或“小于”）物块乙的质量。

⑵物块甲每次的释放位置应_________（选填“相同”或“不同”）。

（3）若物块甲、乙的质量分别为叫、啊，。点到三点的距离分别为不、4、々，若关系式成

立（用叫、加2、/、耳、々表示），则说明该碰撞过程动量守恒；若关系式________也成立（用毛、4、

%表示），则说明该碰撞为弹性碰撞。

【变式3】用气垫导轨和光电门验证动量守恒定律

3.（24-25高三上•吉林通化•阶段练习）验证动量守恒的实验可以在如图所示的气垫导轨上完成，其中左、

右两侧的光电门可以记录遮光片通过光电门的挡光时间。实验前，测得滑块A（连同其上的遮光片）的总

质量为m/、滑块B（连同其上的遮光片）的总质量为m2,两滑块上遮光片的宽度相同。实验时，开启气垫

导轨气源的电源，轻轻拨动两滑块，两滑块在导轨上自由运动时近似为匀速运动，再让滑块A从导轨的左

侧向右运动，穿过光电门与静止在两光电门之间的滑块B发生碰撞。

(1)关于实验，下列说法正确的是。

A.本实验可以不用通过垫高导轨的方式平衡滑块和轨道间的摩擦阻力

B,两滑块的质量应满足叫〉牲！

C.需要用刻度尺测量两光电门之间的距离

D.需要用秒表测定滑块上的遮光片经过光电门的时间

(2)在某次实验中，光电门记录的遮光片挡光时间如表所示。

左侧光电门右侧光电门

碰前Ti无

碰后

T2T3

在实验误差允许范围内，若满足关系式,即验证了碰撞前后两滑块组成的系统动量守恒(用测

量的物理量表示)。

(3)若滑块A第一次经过左侧光电门的时间为T,滑块B第一次经过右侧光电门的时间为丁，通过改变两滑

块的质量比值也，可以使比值事变大，J的上限值为_________

加211

【变式4】用竖直挡板描迹验证动量守恒定律

4.(24-25高二上•河南驻马店•期末)用如图甲所示的装置做“验证动量守恒定律”实验，研究小球在斜槽末

端碰撞时动量是否守恒。

(1)下列关于本实验条件的叙述，正确的是

A.同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放

B.入射小球的质量需等于被碰小球的质量

C.斜槽部分必须光滑

D.轨道末端必须水平

(2)图甲中。点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时先让入射小球多次从斜槽上同一位置S由静止释

放，通过白纸和复写纸找到其平均落地点的位置P,测出平抛射程OP,然后，把半径相同的被碰小球静置

于轨道的水平末端，仍将入射小球从斜槽上位置S由静止释放，与被碰小球发生正碰，并多次重复该操作，

测得两小球平均落地点位置分别为〃、N,实验中还需要测量的物理量有o

A.入射小球和被碰小球的质量叫、©B.入射小球开始的释放高度力

C.小球抛出点距地面的高度aD.两球相碰后的平抛射程OM、ON

(3)在实验误差允许范围内，若满足关系式(用所测物理量的字母表示)，则认为两球碰撞前后的动量

守恒。

(4)若采用图乙装置来验证碰撞中的动量守恒，实验中小球平均落点位置分别为户、M'、N',O'与小球在

斜槽末端时球心的位置等高。下列说法中正确的是o

A.若悬=悬+券’则表明此碰撞过程动量守恒

B-若7知=7^^+7粉’则表明此碰撞过程动量守恒

C.若禽=券+薪；’则表明此碰撞过程机械能守恒

D.若悬=悬+券’则表明此碰撞过程机械能守恒

【变式5】利用单摆偏角验证动量守恒定律

5.(2024.重庆.模拟预测)小张同学设计了如图所示的实验装置来验证“动量守恒定律”。主要实验步骤如下：

①用天平测出半径相等的A、B两球的质量，分别记为％、%；

②将两球悬挂在竖直放置的实验装置上，悬挂点。|、。2等高且间距为小球直径，两球静止时球心处于同一

水平面上；

③将A球平行于竖直板拉开，读出其悬线与竖直方向的夹角为:

④然后将A球由静止释放，使其与B球发生正碰，记录碰撞后两球悬线偏离竖直方向的最大角度4、体。

（1）要完成该实验,（选填“需要”或“不需要”）测量悬挂点到两球球心的距离。

（2）某次实验时，若机人>叫5，则需满足关系式（用，%、7幅、4、或、晶表示），才可以认为两球组

成的系统在碰撞前、后动量守恒。

（3）某次实验时，若机A<%,则A球碰撞前、后速度方向（选填“一定相反”或“不一定相反”）。

【变式6】验证小车在斜面碰撞中的动量守恒定律

6.（24-25高二上•山东青岛•期中）某同学设计了一个验证动量守恒定律的实验，实验步骤如下，请完

成填空。

（1）用螺旋测微器测出遮光片的宽度”，如图甲所示，则4=mm。

（2）如图乙，将遮光片固定在小车A上，光电门1、2固定在长木板的一侧，长木板下垫着小木片，使得

小车A运动时通过两个光电门的时间相等，这样做的目的是;

（3）保持（2）中长木板的倾角不变，如图丙，在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之运动，并与

原来静止在前方的小车3相碰，碰后粘合成一体继续运动，用数字毫秒计分别读出遮光片通过光电门1、2

的时间4=3.14ms、t2=4.75ms；

（4）已测得小车A和橡皮泥的质量g=0.4kg,小车B的质量咫=0.2kg,则碰前两小车的总动量为

kg-m/s,碰后两小车的总动量为kg-m/s（计算结果保留三位有效数字）。比较碰撞前后的总动量,

完成验证。

【变式7】验证小球碰撞后落到斜面上时的动量守恒定律

7.（24-25高二上•河南•阶段练习）如图所示，某实验小组的同学将长木板沿倾斜方向固定来验证动量守恒

定律，并进行了如下的操作：

。.将斜槽固定在水平桌面上，并调整斜槽末端水平；

6.在长木板上由下往上依次铺有白纸和复写纸；

c.先让入射小球A多次从斜轨上的某位置由静止释放；然后把被碰小球B静置于轨道的末端，再将入射小

球A从斜轨上同一位置由静止释放，与小球B相撞；

d多次重复此步骤，用最小圆圈法分别找到碰撞前后小球在长木板上的平均落点/、P、N,其中P点为小

球A单独运动的落点。

（1）为了防止小球A不被反弹，则应满足小球A的质量______（选填“大于”、“等于”或“小于”）小球B的质

量；

（2）被撞小球B的落点是（选填"AT“P”或“产）；

（3）关于对本实验的理解，下列正确的是；

A.需测量释放点到斜槽末端的高度/?B.需用游标卡尺测量小球的直径

C.需用天平测量两球的质量如和根2D.需测量M、尸、N到斜槽末端。点的长度L、心、L3

（4）若两球碰撞的过程中动量守恒，则关系式_______成立（用mi、他、Li、七、心表示）；若该碰撞过程

的机械能也守恒，则关系式成立（用Li、乙2、却表示）。

【变式8】用半圆形轨道验证动量守恒定律

8.（24-25高三上•河南•阶段练习）某同学利用图示半圆形轨道（可不计摩擦）装置验证动量守恒定律，AB

为水平直径，C为轨道的最低点，为6为表面涂有不同颜料的小球，它们沿轨道运动时，可在轨道上留下

印迹，测得久少的质量分别为叫、mb,初始时，球位于C点。

（1）在适当的位置由静止释放小球。，在C点与6球碰撞后,两小球均沿圆弧CB上升，则ma（填“>”"=，

或“<”）mb。

（2）测得小球。在C点左右两侧印迹的竖直高度分别为%和4，小球6在C点右侧印迹的竖直高度为外（未

到达B点），若碰撞过程中两小球的动量守恒，则应满足的关系式为。（用题中所给的字母表示）

（3）若碰撞过程中两小球无机械能损失，则应满足的关系式为o（用4、3用表示）

1.（2024•福建・高考真题）某小组基于动量守恒定律测量玩具枪子弹离开枪口的速度大小，实验装置如图

（a）所示。所用器材有：玩具枪、玩具子弹、装有挡光片的小车、轨道、光电门、光电计时器、十分度游

标卡尺、电子秤等。实验步骤如下：

光电门8光电门，

]用挡光4玩具枪管

|/b$I—

左轨道右

图（a）图（b）

（1）用电子秤分别测量小车的质量V和子弹的质量m；

（2）用游标卡尺测量挡光片宽度d,示数如图（b）所示，宽度d=cm；

（3）平衡小车沿轨道滑行过程中的阻力。在轨道上安装光电门A和B,让装有挡光片的小车以一定初速度

由右向左运动，若测得挡光片经过A、B的挡光时间分别为13.56ms、17.90ms,则应适当调高轨道的（填

“左”或“右”）端。经过多次调整，直至挡光时间相等；

（4）让小车处于A的右侧，枪口靠近小车，发射子弹，使子弹沿轨道方向射出并粘在小车上，小车向左运

动经过光电门A,测得挡光片经过A的挡光时间4；

（5）根据上述测量数据，利用公式丫=（用d、加、M、4表示）即可得到子弹离开枪口的速度大小

2.（2024・山东・高考真题）在第四次“天宫课堂”中，航天员演示了动量守恒实验。受此启发，某同学使用如

图甲所示的装置进行了碰撞实验，气垫导轨两端分别安装“b两个位移传感器，。测量滑块A与它的距离

以，。测量滑块B与它的距离尤B。部分实验步骤如下：

①测量两个滑块的质量，分别为200.0g和400.0g；

②接通气源，调整气垫导轨水平；

③拨动两滑块，使A、B均向右运动；

④导出传感器记录的数据，绘制X4、独随时间变化的图像，分别如图乙、图丙所示。

传感器a滑块A滑块B......传感口器b

~~IIIIIIIIIIIIiIiIIII0

II■■连气源

回答以下问题：

（1）从图像可知两滑块在t=S时发生碰撞；

⑵滑块B碰撞前的速度大小v=m/s（保留2位有效数字）；

（3）通过分析，得出质量为200.0g的滑块是（填“A”或"B”）。

3.（2023・辽宁・高考真题）某同学为了验证对心碰撞过程中的动量守恒定律，设计了如下实验：用纸板搭

建如图所示的滑道，使硬币可以平滑地从斜面滑到水平面上，其中为水平段。选择相同材质的一元硬币

和一角硬币进行实验。

图（6）

测量硬币的质量,得到一元和一角硬币的质量分别为叫和吗（叫>”）。将硬币甲放置在斜面一某一位置,

标记此位置为Bo由静止释放甲，当甲停在水平面上某处时，测量甲从。点到停止处的滑行距离将硬

币乙放置在。处，左侧与。点重合，将甲放置于8点由静止释放。当两枚硬币发生碰撞后，分别测量甲乙

从。点到停止处的滑行距离和ON。保持释放位置不变，重复实验若干次，得到。尸、OM,ON的平均

值分别为So、1、$2。

（1）在本实验中，甲选用的是—（填“一元”或“一角”）硬币;

（2）碰撞前，甲到。点时速度的大小可表示为—（设硬币与纸板间的动摩擦因数为〃，重力加速度为g）；

（3）若甲、乙碰撞过程中动量守恒，则底苕L=

（用/和牝表示）,然后通过测得的具体数据验

yIS2

证硬币对心碰撞过程中动量是否守恒;

（4）由于存在某种系统或偶然误差，计算得到碰撞前后甲动量变化量大小与乙动量变化量大小的比值不是

1,写出一条产生这种误差可能的原因

4.（2022・天津・高考真题）某同学验证两个小球在斜槽末端碰撞时的动量守恒，实验装置如图所示。A、B

为两个直径相同的小球。实验时，不放B,让A从固定的斜槽上E点自由滚下，在水平面上得到一个落点

位置；将B放置在斜槽末端，让A再次从斜槽上E点自由滚下，与B发生正碰，在水平面上又得到两个落

点位置。三个落点位置标记为M、N、Po

（1）为了确认两个小球的直径相同，该同学用10分度的游标卡尺对它们的直径进行了测量，某次测量的

结果如下图所示，其读数为mm。

0主尺I

23cm

山|山|可川|||川I"川川出I

0游标尺10

(2)下列关于实验的要求哪个是正确的0

A.斜槽的末端必须是水平的B.斜槽的轨道必须是光滑的

C.必须测出斜槽末端的高度D.A、B的质量必须相同

(3)如果该同学实验操作正确且碰撞可视为弹性碰撞，A、B碰后在水平面上的落点位置分别

为、o(填落点位置的标记字母)

5.(2022.重庆・高考真题)如图为某小组探究两滑块碰撞前后的动量变化规律所用的实验装置示意图。带

刻度尺的气垫导轨右支点固定，左支点高度可调，装置上方固定一具有计时功能的摄像机。

滑块A滑块B气茅导轨

f--------i

/口口3

特II

左支点右支点

(1)要测量滑块的动量，除了前述实验器材外，还必需的实验器材是o

(2)为减小重力对实验的影响，开动气泵后，调节气垫导轨的左支点，使轻推后的滑块能在气垫导轨上近

似做运动。

(3)测得滑块B的质量为197.8g,两滑块碰撞前后位置x随时间f的变化图像如图所示，其中①为滑块B

碰前的图线。取滑块A碰前的运动方向为正方向，由图中数据可得滑块B碰前的动量为kg-m-s-1

(保留2位有效数字)，滑块A碰后的图线为(选填“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】天平匀速直线-0.011③

6.(2022.全国.高考真题)利用图示的实验装置对碰撞过程进行研究。让质量为吗的滑块A与质量为丐的

静止滑块B在水平气垫导轨上发生碰撞，碰撞时间极短，比较碰撞后A和B的速度大小匕和打,进而分析

碰撞过程是否为弹性碰撞。完成下列填空:

1

挡板B

A气垫导轨

（1）调节导轨水平；

（2）测得两滑块的质量分别为0.510kg和0.304kg。要使碰撞后两滑块运动方向相反，应选取质量为kg

的滑块作为A；

（3）调节B的位置，使得A与B接触时，A的左端到左边挡板的距离距与B的右端到右边挡板的距离S?相

等；

（4）使A以一定的初速度沿气垫导轨运动，并与B碰撞，分别用传感器记录A和B从碰撞时刻开始到各

自撞到挡板所用的时间/和马；

（7）五的平均值为；（保留2位有效数字）

%

（8）理论研究表明，对本实验的碰撞过程，是否为弹性碰撞可由五判断。若两滑块的碰撞为弹性碰撞，则

%

工的理论表达式为（用叫和叫表示），本实验中其值为（保留2位有效数字），若该值与（7）

“2

中结果间的差别在允许范围内，则可认为滑块A与滑块B在导轨上的碰撞为弹性碰撞。

7.（2022•浙江・高考真题）“探究碰撞中的不变量”的实验装置如图所示，阻力很小的滑轨上有两辆小车A、

B,给小车A一定速度去碰撞静止的小车B,小车A、B碰撞前后的速度大小可由速度传感器测得。

BA

ULH

s==a

①实验应进行的操作有O

A.测量滑轨的长度

B.测量小车的长度和高度

C.碰撞前将滑轨调成水平

②下表是某次实验时测得的数据:

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的质量/kgB的质量/kg

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

0.2000.3001.0100.2000.800

由表中数据可知，碰撞后小车A、B所构成系统的总动量大小是kg.m/so(结果保留3位有效数字)

8.(24-25高二上•河南周口•阶段练习)某实验小组的同学利用如图1所示的装置来验证动量守恒定律。

遮光条

\P

光电门0

1

万nQ-

H

充气

源U

u气垫导轨

图

图2

①调节气垫导轨，轻推滑块Q使其能在气垫导轨上做匀速直线运动；

②将弧形轨道与气垫导轨平滑连接；

③气垫导轨上不放滑块Q,将固定有遮光条的滑块P在弧形轨道上由静止释放,测得遮光条的遮光时间为彳；

④在气垫导轨左侧放置滑块Q,滑块P在弧形轨道上由同一位置静止释放，滑块P与滑块Q发生碰撞并粘

在一起，测得遮光条的遮光时间为L；

⑤测得滑块P(含遮光条)、Q的质量分别为加、M,用游标卡尺测得遮光条的宽度L如图2所示。

请回答下列问题：

(1)遮光条的宽度L=mmo

(2)若碰撞过程中关系式9=—成立(用题中已知量表示)，则系统的动量守恒。

t,

(3)若第二次释放P的位置偏低，则力的值—(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。

9.(2025・全国•模拟预测)利用如图1所示的实验装置验证动量守恒定律时，通过读取拉力传感器的示数，

可以进行相关的计算与验证。已知重力加速度为g,实验步骤如下：

(1)选择大小相同、质量相等的小钢球A、B,测出小球质量为优，使用游标卡尺测量小球直径，如图2,

则小球直径D=cm。

(2)将小钢球A、B用长度均为L的不可伸长轻质细线悬挂在同■高度处，悬挂点。、O'间距d

(3)保持A球、B球与在同一竖直面内，将A球拉开一定角度且细线绷紧。由静止释放A球。A球

与B球碰撞后，A球静止不动，B球继续摆动。读取拉力传感器数据，记录球A摆动过程最大拉力K,球

B摆动过程最大拉力

(4)碰撞前瞬间，A球的动量大小为—(用题中所给物理量字母表示)；若满足关系式—(用片、F2

表示)，则验证碰撞中动量守恒。

10.(24-25高三上•河北唐山•期中)用图甲所示装置做“验证动量守恒定律”实验。实验中使用的小球1和2

质量分别为相/、,Z2,直径分别为小、12。在木板上铺一张白纸，白纸上面铺放复写纸，记下重锤线所指的

位置Oo

木

条

夕

M给

P

I-

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

OMPNo

图甲图乙

(1)小球1和2的质量应满足mim2,直径应满足diA=(选填“大于”“等于”或“小于”)

(2)实验时，先不放小球2,使小球1从斜槽上某一点S由静止释放，找到其平均落地点的位置P,测量平抛

射程。P。再把小球2静置于斜槽轨道末端，让小球1仍从S处由静止释放，与小球2碰撞，并多次重复。

该实验需要完成的必要步骤还有o(选填选项前的字母)

A.测量两个小球的质量相/、

B.测量小球1的释放点S距桌面的高度h

C.测量斜槽轨道末端距地面的高度X

D.分别找到小球1与小球2相碰后平均落地点的位置M、N

E.测量平抛射程OM、ON

（3）要验证两球碰撞前后动量守恒，仅需验证关系式是否成立［用（2）中测量的量表示】。

（4）另一同学也用上述两球进行实验，但将实验装置进行了改装：如图乙所示，将白纸、复写纸固定在竖直

放置的木条上，用来记录实验中球A、球B与木条的撞击点。实验时，首先将木条竖直立在轨道末端右侧

并与轨道接触，让入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，撞击点为"；然后将木条平移到图中所示位置，

入射球A从斜轨上起始位置由静止释放，确定其撞击点P；再将入射球A从斜轨上起始位置由静止释放,

与球B相撞，确定球A和球B相撞后的撞击点分别为M和N，。测得夕与“，P',AT各点的高度差分别为

历、后、h3,若所测物理量满足表达式时，则说明球A和球B碰撞中动量守恒。

11.（24-25高二上・江苏南通・阶段练习）某同学利用如图甲所示的气垫导轨和光电门验证动量守恒定律，

如图乙所示，在两个滑块A、B相互碰撞的端面装上弹性碰撞架，滑块碰撞后随即分开，两滑块上固定有相

同的遮光条。

（1）用螺旋测微器测量遮光条宽度/，如图所示，并将两块宽度均为d的遮光条安装到两滑块上，可知遮光

条的宽度d=mmo

（2）调节气垫导轨水平时，先取下滑块B,将滑块A置于光电门。的左侧，向右轻推滑块A,若数字计时器

记录滑块通过光电门b的时间分别为M、M，且则应调（选填“高”或者“低”）气垫

导轨左端的底脚螺丝；

（3）气垫导轨调节水平后，将滑块A置于光电门。的左侧，滑块6静置于,给滑块A一定的初速度

去碰撞滑块B；

A.光电门。的左侧B.光电门外b之间C.光电门b的右侧

（4）某次实验中，用滑块A去碰撞静止在气垫导轨上的滑块测得两滑块（包含遮光条）的质量分别为砥

和“％,滑块A两次经过光电门。的时间为△如耳,滑块8经过光电门6的时间为△明则实验中，4

%（选填或“="）；若实验中只测量了两个滑块的质量（未包含遮光条）,则验证过程中所得到的碰

撞前总动量_______（选填“大于”、“小于”或“等于“）碰撞后的总动量。

12.(24-25高二上•江苏无锡・期中)用如图甲所示的装置做“验证动量守恒定律”实验，研究小球在斜槽末

端碰撞时动量是否守恒。

(1)下列关于本实验条件的叙述，不正确的是一

A.同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放

B.入射小球的质量必须大于被碰小球的质量

C.斜槽部分必须光滑

D.轨道末端必须水平

(2)图甲中。点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时先让入射小球多次从斜槽上同一位置S由静止释

放，通过白纸和复写纸找到其平均落地点的位置尸，测出平抛射程。尸，然后，把半径相同的被碰小球静置

于轨道的水平末端，仍将入射小球从斜槽上的位置S由静止释放，与被碰小球发生正碰，并多次重复该操

作，确定两小球平均落地点位置分别为N,测出碰撞后的各自射程OM、ON,则实验中还需要测量的

物理量有o

(3)在实验误差允许范围内，若满足关系式(用所测物理量的字母表示)，则可以认为两球碰撞前后

的动量守恒。

(4)若采用图乙装置来验证碰撞中的动量守恒，实验中小球平均落点位置分别为P、M，、N'、。'与小球在

斜槽末端时球心的位置等高。关于此碰撞过程以下说法正确的是_

人•若熟=泰+薪’则动量守恒B.若命=赢+焉’则动量守恒

「若赢=悬+嬴,则机械能守恒口•若命=赢+含，则机械能守恒

13.(24-25高三上•天津北辰•阶段练习)碰撞一般分为弹性碰撞和非弹性碰撞，发生弹性碰弹时系统的动

量守恒、机械能也守恒，发生非弹性碰撞时，系统动量守恒，但机械能不再守恒。为了判断碰撞的种类，

某兴趣实验小组设计了如下实验。

A

5C

重

锤

纣

21

(1)按照如图所示的实验装置图，安装实物图。

(2)用石蜡打磨轨道，使A8C段平整光滑，其中AB段是曲面，8c段是水平面，C端固定一重垂线。

(3)。是C的投影点，OC=H,在轨道上固定一挡板从贴紧挡板。处由静止释放质量为码的小球1,

小球1落在M点，用刻度尺测得M点与。点的距离为2/。

(4)在C的末端放置一个大小与小球1相同的小球2,其质量为在。现仍从。处静止释放小球1,小球1

与小球2发生正碰，小球2落在N点，小球1落在尸点，测得OP为/,ON为3/。

(5)根据实验步骤和上述实验数据，可以得出小球1与2的质量之比必=_____。

m2

(6)若两小球均看成质点，以两球为系统，碰前系统初动能4。=(用题目中字母"、色、/和重力

加速度g表示)，与碰后系统末动能比较，则系统机械能(填“守恒”或“不守恒”)。

14.(2024・四川自贡•模拟预测)如图甲所示的冲击摆装置，主要用于研究物体的完全非弹性碰撞及测定钢

球的速度等实验其原理是利用左端的弹簧枪发射钢球，将钢球水平打入静止摆块左侧的小洞并停在里面，

时间极短，摆块(内含钢球)向右摆动，推动指针，指针摆过的最大角度即为摆块的最大摆角，弹簧枪水

平发射钢球的速度有三挡利用这种装置可以测出钢球的发射速度。图乙是其简化装置图。

(1)实验开始前，需测量的物理量为.

A.子弹的质量MB.摆块的质量MC.子弹的直径d

⑵实验步骤如下：

①将冲击摆实验器放在桌上，调节底座上的调平螺丝，使底座水平

②调节支架上端的调节螺丝，改变悬线的长度，使摆块的孔洞跟枪口正对，使从弹簧枪中弹出的钢球恰好

能射入摆块内，摆块能摆动平稳。并且使摆块右侧与刻度对齐。

③用刻度尺测量出摆长/;

④让摆块静止在平衡位置，扣动弹簧枪扳机，钢球射入摆块（未穿出），摆块和钢球推动指针一起摆动，

记下指针的最大摆角。

⑤多次重复实验，计算出摆块最大摆角的平均值。；

⑥更换弹簧枪的不同挡位，多次测量，并将结果填入表中。

挡位平均最大摆角。/度钢球质量机/kg摆块质量M/kg摆长"m钢球的速度

低速挡15.70.007650.07890.2705.03

中速挡19.10.007650.07890.2706.77

高速挡0.007650.07890.2707.15

现测得高速挡指针最大摆角如图丙所示，请将表中数据补充完整：e=。

（3）用上述测量的物理量表示发射钢球的速度丫=。（已知重力加速度为g,用相关物理量的符号表

示）

（4）某兴趣小组利用上表数据以及测量的弹簧的形变量Ax,作出（l-cose）-Ax2图像，如图丁所示，若已知

弹簧的弹性势能综='AA根据图丁，可求得弹簧的劲度系数左=（用〃AM、I、g、c、d表示）

15.（24-25高二上•上海•期中）用气垫导轨和光电门等装置来验证动量守恒定律和