2026届高考物理一轮复习课件：实验八+验证动量守恒定律

实验八验证动量守恒定律第六章

动量守恒定律夯实必备知识1实验方案原理装置实验步骤方案一利用气垫导轨完成碰撞实验v=，d为滑块上挡光片的宽度，Δt为遮光时间验证:m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'1.测质量:用天平分别测出两滑块的质量。2.安装:正确安装好气垫导轨。3.测速:计算出两滑块碰撞前、后的速度实验方案原理装置实验步骤方案二利用两辆小车在光滑长木板上运动完成碰撞实验v=，Δx为纸带上两计数点间的距离，Δt为对应的时间验证:m1v1=(m1+m2)v21.测质量:用天平分别测出两小车的质量。2.安装:将打点计时器固定在光滑长木板的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车A的后面，在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥。3.实验:接通电源，让小车A运动，小车B静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，两车连接成整体，随后两车一起运动。4.测速:通过纸带上两计数点间的距离及打下两计数点的时间间隔，由v=算出碰撞前A车与碰撞后两车共同的速度实验方案原理装置实验步骤方案三利用斜槽末端小球的碰撞验证动量守恒定律1.测小球的水平射程，连接ON，测量线段OP、OM、ON长度2.验证:m1·OP=m1·OM+m2·ON1.测质量:用天平分别测出两等大小球的质量，且保证m1>m2。2.安装:调整固定斜槽使斜槽末端水平。3.铺纸:白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好，记下重垂线所指的位置O。4.找平均位置点:每次让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，小球滚下10次，用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面，找出圆心;再将被碰小球放在图示位置处使其被入射小球碰撞后落下(入射小球的起始位置始终不变)，经过10次碰撞后，用同样的方法分别找出入射小球和被碰小球落点所在最小圆的圆心。5.测距离:用刻度尺分别量出O到所找出的三个圆心的距离研透核心考点2考点二拓展创新实验考点一教材原型实验考点一教材原型实验例1

(2024·新课标卷，22)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O，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Q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P与O点的距离xP。将与a半径相等的小球b置于轨道右侧端点，再将小球a从Q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M、N与O点的距离xM、xN。完成下列填空:(1)记a、b两球的质量分别为ma、mb，实验中须满足条件ma

mb(选填“>”或“<”)。

解析为保证碰撞后a球不反弹，应满足ma>mb。答案>(2)如果测得的xP、xM、xN，ma和mb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O点的距离来代替小球水平飞出时的速度。依据是

。

解析如果满足动量守恒定律，则在实验误差范围内满足关系式mavP=mavM+mbvN，小球离开轨道后做平抛运动，由于小球抛出点的高度相等，它们每次在空中做平抛运动的时间相等，小球的水平位移与小球的初速度成正比，可以用小球的水平位移代替其初速度，即满足关系式maxP=maxM+mbxN。答案maxP=maxM+mbxN见解析1.(2024·北京卷，16)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

(选填选项前的字母)。

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.用质量小的小球碰撞质量大的小球(2)图甲中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，首先，将质量为m1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m2的被碰小球置于斜槽末端，再将质量为m1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(P为质量为m1的小球单独滑落时的平均落点)。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O点到平均落点的距离，记为OP、OM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O点和O'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A'，小球2向右摆动至最高点D。测得小球1、2的质量分别为m和M，弦长AB=l1、A'B=l2、CD=l3。推导说明，m、M、l1、l2、l3满足

关系即可验证碰撞前后动量守恒。

答案(1)A

(2)a.见解析

b.m1·OP=m1·OM+m2·ON(3)推导过程见解析

ml1=-ml2+Ml3解析(1)实验要求小球从斜槽末端离开后做平抛运动，因此斜槽末端需要水平，A正确;实验时需要选择半径相同的小球发生一维对心碰撞，B错误;为使碰撞后质量为m1的小球不反弹而从斜槽末端水平离开，需要用质量大的小球碰撞质量小的小球，C错误。

考点二拓展创新实验例2

(2024·广东惠州期中)如图(a)，光电门1、2固定在气垫导轨上，滑块A静置于光电门1左侧，滑块B静置于光电门1、2之间，现用该装置验证A、B碰撞前后系统动量守恒。完成下列相关实验内容。

(2)实验操作①调节气垫导轨水平:接通气源，仅将A放置于光电门1的左侧，轻推A，若遮光片通过光电门1的遮光时间大于通过光电门2的遮光时间，则需要适当

(选填“升高”或“降低”)导轨左端，反复调节使气垫导轨水平;

②再将A、B如图(a)放置，轻推A，使A、B碰撞并粘在一起，记录Δt1、Δt2的值;③重复步骤②，多次实验，记录多组Δt1、Δt2数据;解析若遮光片通过光电门1的遮光时间大于通过光电门2的遮光时间，说明滑块加速运动，则需要适当降低导轨左端，反复调节使气垫导轨水平。答案降低(3)实验数据处理把记录的数据在图(b)中描点连线，作出Δt1-Δt2图线，其斜率k=

(保留2位有效数字)。

答案0.492.(2024·北京海淀区模拟)某研究性学习小组的同学制作了一个弹簧弹射装置，轻弹簧两端各放一个金属小球(小球与弹簧不连接)，压缩弹簧并锁定，然后将锁定的弹簧和两个小球组成的系统放在内壁光滑的金属管中(管径略大于两球直径)，金属管水平固定在离地面一定高度处，在金属管两端各放置一个长度相同木板，在长木板上放有白纸和复写纸，可以记录小球在木板上落点的位置，如图所示。解除弹簧锁定，则这两个金属小球可以同时沿同一直线向相反方向弹射。现要探究弹射过程所遵循的规律，实验小组配有足够的基本测量工具，已知重力加速度为g，并按下述步骤进行实验:①用天平测出两球质量分别为m1、m2;②解除弹簧锁定弹出两球，记录下两球在木板上的落点M、N;③两球落地点M、N到木板上端的距离L1、L2。根据研究性学习小组同学的实验，回答下列问题:(1)用测得的物理量来表示，如果满足关系式

，则说明弹射过程中系统动量守恒。

(2)要测定弹射装置在弹射时所具有的弹性势能，还需要测量的物理量有

，根据测量结果，可得弹性势能的表达式为

。

提升素养能力31.(2024·山东卷，13)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a、b两个位移传感器，a测量滑块A与它的距离xA，b测量滑块B与它的距离xB。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xA、xB随时间变化的图像，分别如图乙、图丙所示。回答以下问题:(1)从图像可知两滑块在t=

s时发生碰撞。

(2)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”)。

答案(1)1.0

(2)0.20

(3)B解析(1)由x-t图像的斜率表示速度可知，两滑块的速度在t=1.0

s时发生突变，即发生了碰撞。

2.(2025·江苏南通一模)小明利用如图所示的装置验证动量守恒定律。ABC是光滑的轨道，光电门1与光电门2固定在轨道上，实验中使用的小球a的质量为m，小球b的质量为3m，两球直径相等。(1)实验前需要将BC部分轨道调成水平。将小球a从轨道上的位置O1释放a通过光电门1、2的挡光时间分别为Δt1与Δt2，若Δt1>Δt2，则需将轨道C端调

(选填“高”或“低”)。

(2)将小球b静置于轨道上的位置O2，使小球a从位置O1释放，a先后通过光电门1的挡光时间分别为Δt3与Δt4，b通过光电门2的挡光时间为Δt5。若a、b碰撞过程动量守恒，则必须满足的关系式为

。

3.(2025·江苏苏州调研)在探究“动量守恒定律”的实验中:(1)用图甲装置进行探究，主要实验步骤如下:①调节气垫导轨水平，并使光电计时器系统正常工作。②在滑块1上装上遮光片，在滑块2的碰撞端面粘上橡皮泥，用游标卡尺测量遮光片宽度L，用天平测出滑块1和滑块2的质量m1=0.32kg、m2=0.18kg。③将滑块1和滑块2放在气垫导轨上，滑块2处于静止状态，让滑块1以一定的初速度与滑块2碰撞，撞后两者粘在一起，记下碰前遮光片的遮光时间t1=0.015s和碰后遮光片的遮光时间t2=0.024s。(2)游标卡尺测量的挡光片宽度L如图乙所示，则L=

mm。

(3)滑块1碰前的动量p1=

kgm/s;两滑块碰撞后的总动量p2=

kg·m/s(结果均保留2位有效数字)。

(4)用图丙装置进行探究，操作步骤如下:①在水平桌面上的适当位置固定好弹簧发射器，使其出口处切线与水平桌面相平。②在一块长平木板表面先后钉上白纸和复写纸，将该木板竖直并贴紧桌面右侧边缘。将小球a向左压缩弹簧并使其由静止释放，a球碰到木板，在白纸上留下压痕P。③将木板向右水平平移适当距离，再将小球a向左压缩弹簧到某一固定位置并由静止释放，撞到木板上，在白纸上留下压痕P2。④将半径相同的小球b放在桌面的右边缘，仍让小球a从步骤③中的释放点由静止释放，与b球相碰后，两球均撞在木板上，在白纸上留下压痕P1、P3。(5)用图丙装置进行探究，本实验必须测量的物理量有

。

A.小球的半径rB.小球a、b的质量m1、m2C.弹簧的压缩量x1，木板距离桌子边缘的距离x2D.小球在木板上的压痕P1、P2、P3分别与P之间的竖直距离h1、h2、h3(6)用(5)中所测的物理量来验证两球碰撞过程中动量守恒，其表达式为

。

4.(2024·江苏盐城期中)某同学用如图所示的实验装置验证动量守恒定律，小球Ⅰ的质量为m1，它从斜槽上某点由静止释放，离开斜槽末端时的速度记为v1(称为第一次操作);小球Ⅱ的质量为m2，小球Ⅰ第二次从斜槽上原位置由静止释放，跟小球Ⅱ碰撞后离开斜槽末端的速度分别记为v1'和v2'(称为第二次操作)。实验所验证的计算式为:m1v1=m1v1'+m2v2'。(1)实验装置中重垂线的作用是

。

A.确定过斜槽末端的纵坐标B.记下斜槽末端在水平面上的投影位置(2)两个小球碰撞前后的瞬时速度是利用

求出的。

A.动量定理

B.动量守恒定律

C.平抛运动规律(3)有人认为在这个实验中也可以不测量速度的具体数值。提出:通过测量小球飞出的水平距离，也可以验证动量守恒定律。该方案是

(选填“可行”或“不可行”)的。

(4)有人在进行第二次操作时，小球Ⅰ从斜槽上释放位置比原来的低一些，其他操作都正确，则m1v1

m1v1'+m2v2'(选填“大于”“小于”或“等于”)。

(5)如果在第二次操作时，发现在第一次操作中，斜槽的末端是不水平的，有些向上倾斜，于是把它调为水平，然后让小球在斜槽上原标记位置滚下进行第二次操作，分析时仍然和第一次操作的数据进行比较，其他实验操作都正确，且调节斜槽引起小球在空中运动时间的变化可忽略不计。则m1v1

m1v1'+m2v2'(选填“大于”“小于”或“等于”)，简要说明理由

。

答案(1)B

(2)C

(3)可行(4)大于

(5)小于第一次操作中，斜槽的末端向上倾斜，会导致球Ⅰ落地的水平距离减小，进而使计算式中的v1变小解析(1)实验装置中重垂线的作用是记下斜槽末端在水平面上的投影位置，便于测量小球的水平位移，故B正确。(2)两个小球离开斜槽后做平抛运动，故竖直方向的时间相等，则速度与水平位移成正比，所以两个小球碰撞前后的瞬时速度是由利用平抛运动规律求出的，故C正确。(3)实验所验证的计算式为m1v1=m1v1'+m2v2'等式两边同乘平抛时间t，则有m1v1t=m1v1't+m2v2't平抛运动在水平方向上做匀速运动，则有m1x1=m1x1'+m2x2'所以通过测量小球飞出的水平距离，也可以验证动量守恒定律。该方案是可行的。(4)小球Ⅰ从斜槽开始滚下时的位置比原来的低一些，小球到达