2026年高考物理一轮复习 实验：验证动量守恒定律（专项训练）学生版+解析

第28讲实验：验证动量守恒定律

自羲

01课标达标练.....................................................................1

题型01方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒..........................I

题型02方案二：利用两辆小车完成一维碰撞实验................................4

题型03方案三：利用斜槽末端小球的碰撞验证动量守恒定律......................6

题型04拓展创新实验........................................................10

02核心突破练.........................................................................................................................................13

03真题溯源练...................................................................16

01

课标达标练

敦型I方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒

1.（2025•湖南湘潭•模拟预测）为了验证动量守恒定律，某实验小组的同学设计了如图甲所示的实验装置:

将一足够长气垫导轨放置在水平桌面上，光电门1和光电门2相隔适当距离安装好，在滑块A和B相碰的

端面上装有弹性碰撞架，它们的上端装有宽度均为4的挡光片，测得滑块A、B（包含挡光片）的质量分别

为叫和〃与。

⑴用螺旋测微器测量滑块上挡光片的宽度乩示数如图乙所示，则"=mm。

45

⑵打开气泵，调节气垫导轨，将一个滑块放在气垫导轨左端，向右轻推滑块，滑块通过光电门1、2的时间

分别为*当八t2（选填"<〃、"="或”>〃）时，可认为气垫导轨水平。

⑶滑块A置于光电门1的左侧，滑块B静置于两光电门之间，给A一个向右的初速度，A与静止的滑块B

发生碰撞。与光电门1相连的计时器先后显示的两次遮光时间分别为M和加2,与光电门2相连的计时器

显示的遮光时间为△，一若叫、叫、加】、△与、加3满足关系式：，则可验证滑块A、B组成的系

统碰撞前后动量守恒：若加一△/?、加3满足关系式：,则可验证滑块A、B碰撞是弹性碰撞。

2.（2025•湖南•三模）学习小组利用如图1所示的装置，测量滑块1、2的质量如、叫（含遮光板）。

实验器材：气垫导轨、滑块1、2（含宽度相同的遮光板）、配重块（质量已知）、弹簧、细线、光电门、

计时器等。

光电门

遮光板弹）干簧贡和TH细知线

滑块1滑块2

图1

实验步骤：

①打开光电门及计时装置，接通气源，调节气垫导轨水平；

②在滑块1上固定数量不等的配重块，在两个滑块中间压缩轻质弹簧，再用细线把两个滑块连接；

③开始时让两滑块在两光电门中间处于静止状态，然后烧断细线，滑块1、2分别向左右弹开，经过光电门

时，记录遮光板的挡光时间分别为乙、4及配重片的总质量〃匕

④改变滑块1上配重片的质量，多次重复实验，记录多组6、G及，〃值。

数据处理：在坐标纸上以《为纵轴，以配重片总质量〃?为横轴，画出?一加图如图2所示，为一条倾斜的

»2*2

直线，测出纵截距为方，斜率为心

请回答卜.列问题:

⑴若每次滑块弹开过程系统动量守恒，根据图像可求出滑块1质量叫=，滑块2质量

〃?2=o（均用力、攵表示）

⑵每次实验，弹簧的压缩量__________。（选填“可以不同”或"必须相同”）

⑶若某次实验在烧断细线前，两滑块没有处于静止状态，而是有向左的微小速度，则此次测量的数据点处

在理论直线的侧。（选填"_L"或"下"）

3.（2025•黑龙江哈尔滨•一模）为了验证动量守恒定律，哈三中某实验小组的同学设计了如图所示的实验

装置：将一足够长气垫导轨放置在水平桌面上，光电门1和光电门2相隔适当距离安装好，在滑块A和B

相碰的端面上装有弹性碰撞架，它们的上端装有宽度均为d的挡光片，测得滑块A、B（包含遮光片）的质

量分别为nn和

⑴打开气泵，调节气垫导轨，将一个滑块放在气垫导轨左端，向右轻推滑块，时，可认为气垫导轨

水平。

（2）消块A置于•光电门1的左侧，滑块B静置.于两光电门之间，给A一个向右的初速度，A与静止的滑块B

发生碰撞且不粘连。与光电门1杓连的计时器显示的遮光时间为与光电门2相连的计时器先后显示的

两次遮光时间分别为仅2和为使滑块A能通过光电门2,则加/帆2（小于，等于，大于）；该装置

在用于“验证动量守恒定律"时（填"需要"或"不需要〃）测出遮光片的宽度

⑶若两滑块发生的是弹性碰撞，则下列等式成立的是（）

111

A・班〃曲3B.您二旗-豆

r———=———H-----n--=------------

.加：加；

A/；.Z\Ar2Ag

⑷改变实验装置用于验证动量定理：拿下滑块A、B,把气垫导轨左端抬高，使导轨与水平面夹角为30。，

然后固定导朝L。让滑块A从光电门1的左边由静止滑下，通过光电门1,2的时间为A。/、Z4通过光电门

1和2之间的时间间隔为3重力加速度为g,如果关系式（用4、△"/、脩心/及g表示）在误差允

许范围内成立，表明动量定理成立。

4.（2025•山西•一模）某实验小组利用气垫导轨验证动量守恒定律，实验装置如图所不。安装好器材后，

进行了以下操作，完成下列填空：

遮光差滑痴光电,勿滑块人力光电门2

（1）用天平测得滑块〃（含遮光条）、b（含橡皮泥）的质量分别为啊、网,;

（2）打开气泵，待稳定后调节气垫导轨，直至轻推滑块。后，〃上遮光条通过光电门1和2的时间（填

“相等〃或“不等〃），说明气垫导轨己调至水平；

（3）将滑块。推至光电门1的左侧，将滑块〃放在光电门1和2之间。向右轻推一下“，滑块。通过光电门

1后与静止的滑块〃碰撞并粘在•起以共同速度通过光电门2。测得滑块〃上的遮光条通过光电门1、2的时

间分别为6和4;

（4）改变滑块。推出时的速度，重复步骤（3）。以乙为横坐标、，2为纵坐标，作出G随：变化的图线。若

该图线为过原点的直线，直线的斜率&=，则证明碰撞过程中两滑块的总动量守恒；

（5）该实验不需要测量遮光条的宽度，原因是。

观型I02方案二：利用两辆小车完成一维碰撞实验

5.（2025•辽宁朝阳•模拟预测）某同学用碰撞验证动量守恒，实验装置如图。利用天平称量两人滑块的质量

分别为滑块1质量ml，滑块2质量m2,垫起木板的一端使滑块可以在木板.匕匀速运动，在滑块2上装有撞

针和橡皮泥，现在将滑块1装上纸带并穿过打点计时器限位孔，实验时接通电源，让滑块1以一定的速度

撞上滑块2并粘在一起，在滑块撞上挡板前用手按住滑块并关闭电源。

⑴实验中改变滑块质量重复实验（填"需要""不需要〃）重新平衡摩擦。

⑵实验中得到一条纸带如图所示，用刻度尺测量出各段距离，根据碰撞前后情况可知应用段计算

滑块碰前的速度。

⑶若实验满足表达式（用mi、）2、SI、52、S3、S4表示），则动量守恒。

6.（2024•广西•模拟预测）某实验小组组装了如图甲所示的实验装置来完成“探究碰撞中的不变量”的实验。

在小车P的后端连接通过打点计时器的纸带，前端粘有橡皮泥。给小车P一向前的瞬时冲量，然后与原来

静止在前方的小车Q相碰并粘合成一体后，继续向前运动。

⑴下列操作正确的是（）

A.实验时给小车向前的瞬时冲量越大越好

B.两小车粘上橡皮泥是为了改变两车的质量

C.先接通打点计时器的电源，再给小车向前的瞬时冲量

D.实验前，需要在长木板靠近打点计时器一端垫上适量小木块以补偿阻力

（2）实验获得的一条纸带如图乙所示，根据点迹的不同特征把纸带上的点进行了区域划分，用刻度尺测得各

点到起点力的距离分别为s/、S2、S3、山。根据碰撞前后小车的运动情况，应选纸带上________段来计算小

车P的碰前速度。（选填“力夕、笛（7、"8〃或"Of）

⑶测得小车P（含橡皮泥）的质量为〃〃，小车Q（含橡皮泥）的质量为〃⑵如果实验数据满足关系式―

（用题目中的已知量和测量量表示），则可探知：在误差允许的范围内，小车P、Q碰撞过程中动量守恒。

敢型Ik03方案三：利用斜槽末端小球的碰撞验证动量守恒定律

7.（2025•云南昭通•模拟预测）如图中所示，利用两个小球在斜槽末端碰撞来验证动量守恒定律。

⑴关于本实验，下列说法中错误的是。

A.为了减小实验误差，要尽可能减小小球与斜槽之间的摩擦

B.实验前，调节装置，要使斜槽末端水平

C.要选用两个半径相同的小球来进行实验

D.要用质星较大的小球碰撞质星较小的小球

（2）图甲中。点是小球抛出点在地面上的垂直投影，首先，将质量为叫的小球从斜槽上的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〃4的被碰小球置于斜槽末端，再将质量为网的小球从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和尸。

a.图乙为实验的落点记录，请简要说明如何确定平均落点：o

b.分别测出。点到平均落点的距离，井记为。产=N、0M=不和ON=.q。则在误差允许范围内，若关

系式成立，即可验证碰撞前后系统动量守恒。若关系式成立，即可验证该次碰撞是弹性碰撞。

8.（2025•江苏徐州•模拟预测）某同学用如图甲所示的实验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，右侧端点在水平地面上垂直投影为。，地面上叠放白纸和复写纸。

实验步骤一：让小球1从斜槽上某一固定位置S由静止滚下，从轨道右端水平抛出，落到复写纸上，并在

白纸上留下痕迹，重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。用圆规画尽量小的圆，把所有的小球落点圈

在里面，圆心P就是小球落点的立均位置。

实验步骤二：把小球2放在水平轨道右端，让小球1仍从位置S由静止滚下，小球1和小球2碰撞后，分

别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作10次。用同样画圆的方法，分别标出它们落点的平均位置M、

N,如图乙。

小球1

小球2小球1小球2

J

白纸重

垂

线

复写纸//////////////////////////////////////////////////.

OMPN

甲乙

⑴关于本实验，下列说法正确的有

A.斜槽轨道必须光滑

B.小球1和小球2的半径必须相同

C.小球1的质量必须大于小球2的质量

D.重复操作时发现小球的个别落点和其它落点相差较远，画圆时可以删除该落点

（2）本实验除了要测量而、0M,而的值以外，还必须要测量的物理量是.

A.小球A的质量mi和小球2的质量m2

B.小球1开始释放时距地面的高度h

C.抛出点距地面的高度〃

D.小球平抛运动的飞行时间/

⑶若所测物理量满足表达式（用（2）间所测的物理量符号表示）时，则说明两球的碰捶遵守动量守

恒定律。

⑷若在实验时总发现碰撞后的总动量大于碰撞前的总动量，可能的原因有o

A.实验步骤二中释放小球1的位置在S点下方某处

B.实验步骤二中斜槽右端微微向上倾斜

C.实验步骤二中释放小球1时白纸向右移动少许

D.实验步骤二中在S点释放小球1时，小球1有一定初速度

⑸若在测量线段长度时发现，曲、而相差不明显，请你提出一条改进建议o

9.逼谑|（2025•四川宜宾•三模）物理兴趣小组利用图（a）所示的装置研究小球的正碰。正确安装实

验器材并调试后，先让小球A从斜槽轨道上滚下（不放小球B）,拍摄小球A平抛过程中的频闪照片，如

图（b）所示；然后把小球B放在斜槽轨道末端，再让小球A从轨道上滚下，两个小球碰撞后，拍摄小球A、

B平抛过程中的频闪照片，如图（c）所示。频闪时间间隔不变。

⑴为了保证实验效果，以下做法小必要的是1>

A.小球A的半径等于小球B的半径

B.小球A的质量大于小球B的质最

C,斜槽轨道各处必须光滑

D.每次小球A应从斜槽轨道上同一位置由静止释放

⑵若两小球碰撞过程动量守恒，则两小球的质量之比%=

⑶碰撞后两球的分离速度（匕'-匕），与碰撞前两球的接近速度（K-岭）成正比，比值由两球的材料性质决定,

①用天平测出材质相同的1、2两个不同面额的硬币的质量叫、川2。

②安装好实验装置，将倾斜轨道固定在桌边，倾斜轨道的末端水平。

③图中。点是硬币抛出点在水平地面上的投影，先不放硬币2。实验时，先让硬币1多次从倾斜轨道上S位

置由静止释放，通过画最小的圆找到其平均落地点的位置P，测量其水平位移OP。

④将硬币2放在倾斜轨道水平末端边缘处，让硬币1从S位置由静止释放，与硬币2相碰，多次重复本操

作。

（1）本实验中不需要完成的实验步骤是（）（多选，填选项前的字母）。

A.测量硬币1开始释放时距桌面的高度力

B.测量抛出点距地面的高度，

C.分别通过画最小的圆找到硬币1、2相碰后平均落地点的位置M、N

D.测量水平位移OM、ON

（2）本实验中叫（选填">""=〃或"V"），％，只要满足关系式，则说明碰撞中动量守恒。实验

过程中快巾1与倾斜轨道间的摩擦力对实验结果（选填"有"或"没有"）影响。

⑶若利用本实验装置测量硬币1与倾斜轨道间的动摩擦因数〃（硬币1与轨道的各个部分间的动摩擦因数

相同），实验中已测得S、。两点的水平距离为L,水平位移OP为4，硬币1开始释放时距桌面的高度为

h,抛出点距地面的高度为〃，则〃=（用题目中所给的物理量表示）。

11.（2025•河南开封•二模）用如图实验装置验证动量守恒定律。主要步骤为：

①将斜槽固定在水平桌面上，使嘈的末端水平（如图a）；

②让质量为㈣的入射球多次从斜槽上A位置静止释放，记录其平均落地点位置；

③把质量为外的被碰球静置于槽的末端，再将入射球从斜槽上力位置静止释放，与被碰球相碰，并多次重

复，记录两小球的平均落地点位置；

④记录小球抛出点在地面上的垂直投影点。，测出碰撞前后两小球的平均落地点的位置M、P,N与。的

距离分别为毛、斗、当。分析数据：

⑴实验室有如下A、B、C三个小球，则入射小球应该选取进行实验（填字母代号）；

A.直径4=2cm,质量町=12g

B.直径4=2cm,质量网=24g

C）自径&=3cm,

C.质量㈣=24g

（2）小球释放后落在复写纸上会在白纸上留下印迹。多次试验，白纸上留卜了9个印迹，如果用画圆法确定

小球的落点，图（b）中画的三个圆最合理的是；

B

A

图（b）

⑶若两球碰撞时的动量守恒，应满足的关系式为。（均用题中所给物理量的符号表示）

⑷完成上述实验后，某实验小组对上述装置进行了改造，如图1c）所示，图中圆弧的圆心在斜槽末端。使

小球1仍从斜槽上4点由静止滚K,重复实验步骤①和②的操作，得到两球落在圆弧上的平均位置为w、

产、V。测得斜槽末端与AT、〃、V三点的连线与竖直方向的夹角分别为四、%、出，则验证两球碰

撞过程中动量守恒的表达式为（用所测物理量的字母表示）。

图（C）

观型I：04拓展创新实验

境］（2025•辽宁鞍山•一模）根据《国家玩具安全技术规范》规定，玩具枪的弹射动能不得超过0.08J。

果同学为检验所购玩具枪是否合格，计划基于动量守恒定律测量玩具子弹离开枪口的速度大小，实验装置

如图。所示。所用器材包括：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、天平等。实验步骤如下：

光电门B光电门A

R里空玩具枪管

，、干|p=

左轨道右

图a

（1）用电子秤测量子弹的质量〃?为0.4g,可以判断如果子弹的速度小于m/s则符合安全要求;

（2）用电子秤测量小车的质量M为200.0g：

（3）用游标卡尺测量挡光片宽度d,示数如图b所示，宽度"=cm.

图力

（4）平衡小车沿轨道滑行的阻力。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，调节轨道两端高度并记录下挡光片经过光电门A、B的遮光时间，直至为止；

（5）将小车置于A的右侧，玩具枪枪口靠近小车，发射子弹，使子弹沿轨道方向射出并粘在小车上，带动

小车向左运动。经过光电门A时测得挡光片经过A的遮光时间4；

（6）根据上述测量数据，计算出子弹离开枪口的速度大小丫=（用d、m、M、加表示）；

（7）重复步骤（4）五次。

13.（2025・湖北黄冈•模拟预测）某同学用如图所示气垫导轨和压力传感器验证动量守恒实验，实验步骤如

下：

①用托盘天平测出两滑块的质量〃〃、加市〃2左侧连接一轻弹簧）；

②将他右移，压缩右侧弹簧至一定长度，然后由静止释放〃》使得小与加碰撞后反弹；

③记录下〃”释放时右侧压力传感器初始读数凡和〃”与〃〃碰撞后左侧压力传感器最大示数B和右侧压力

传感器最大示数B（确保加/和〃?2在与传感器碰撞前仅发生一次拉撞）；

两侧弹簧的劲度系数都为人弹簧弹性势能的表达式为与二；丘、其中鼠x分别为弹簧的劲度系数和形变

量。

压力传感器压力传感器

气塾导轨，

⑴在实验之前还需要进行的实验操作有

A.测量弹簧的原长

B.在使用之前将压力传感器凋零

C.测出初始时〃〃、加2到左右两侧压力传感器的距离

D.记录下碰撞后到压缩左右两侧压力传感器到最大示数的时间

⑵心碰前初速度为（用撅目所给字母表示）

⑶实验要验证的动量守恒表达式为

C.用/巧+用网=毋小D.冗）J鬲+6/晶=百5"

14.（2025•上海•一模）某同学设计了一种验证动量守恒定律的实验方案。如图所示，将甲、乙两个形状相

同、质量不等的小球通过轻质细绳分别悬挂于。点和。点。

OO'

/、

分〃?XXy©

BC

⑴甲球在力点由静止释放，运动到最低点时与乙球发生碰撞，碰后甲反弹至最高点4，乙运动至最高点。。

测得甲、乙两球质量分别为冽和历（切＜“），弦长相=//、4B=h、CD=h.论证：〃?、必、/八〃、〃满足

〃&=-〃4+关系即可验证两球碰撞前后系统动量守恒。

⑵若甲、乙两球的质量分别为0.1kg和0.2kg,分析下表的实验数据，可以发现本次碰撞中保持守恒的物理

量有：O

碰撞情况碰前甲的速度碰前乙的速度碰后甲的速度碰后乙的速度

甲碰乙lm/s0-0.33m/s0.66m/s

15.（2024•福建泉州•二模）2023年9月21日，“天宫课堂〃第四课在中国空间站梦天实验舱内开讲，“太空

教师''景海鹏、朱杨柱、桂海潮开设了精彩的太空科普课，其中一个实验是“大小钢球碰撞动量守恒实验”。

⑴川螺旋测微器测量小钢球的直径时，示数如图中所示，则小钢球直径是mm；

⑵图乙为一次实验过程截图，初始时刻，小钢球静止，大钢球以一定初速度水平向左（图中参考系）碰向

小钢球，，=0时两球碰撞，位置如图，经t时间，两球位置如中图，下图为以上两个时刻的两球位置示意

图。已知背景坐标纸正方形方格的边长为人则大钢球碰后水平速度大小为□=;

⑶测得大钢球的质量为㈣，小钢球的质量为〃?2,则大钢球的初速度大小为

⑷碰撞后，两球均沿竖直方向偏离碰撞时的水平线，原因是

02

核心突破练

1.（2025•江西新余•模拟预测）小钟同学利用如图所示的实验装置探究质量为〃〃和巾的物体碰撞过程。

实验步骤如卜.：

①将白纸、复写纸固定在竖直放置的木条上，用来记录实验中质量为〃〃和〃〃的两球与木条的撞击点；

②将木条竖直放在轨道末端右侧并与轨道接触，让质量为〃〃的入射球从斜轨上A点由静止释放，摘击点为

B'；

③将木条向右平移到图中所示位置，质量为〃〃的入射球仍从斜轨上的A点由静止释放，确定撞击点：

④质量为吹的球静止放置在水平槽的末端，将质量为〃〃的入射球再从斜轨上月点由静止释放，确定两球

相撞后的撞击点：

⑴两小球的质量关系为如m2（填，或"<"）

（2）若利用天平测量出两小球的质量为〃2

①则满足表示两小球碰撞前后动量守恒：

②若满足表示两小球碰撞前后机械能守恒。

⑶恢复系数是反映碰撞时物体形变恢复能力的参数，它只与碰推物体的材料有关，两物体碰撞后的恢复系

数为e=4_”,其中丫/、V2分别为质量为〃”和"12的物体碰撞前的速度，〃/、“2分别为质量为〃“和"12

片一彩

的物体碰撞后的速度。若力=6.25cm、〃2=9.61cm、//j=37.21cm,则恢复系数为e=（保留2位

有效数字），这说明该碰撞过程并非机械能守恒。

2.（2025•江西九江•三模）为了探究碰撞过程中的守恒量，某兴趣小组设计了如图所示的实验。先让质量

为叫的小球从凹形槽顶端由静止滑下，经过。点水平抛出落在斜面上的尸点。再把质量为外的小球静止放

在凹形槽末端。点，让小球风仍从凹形槽顶端由静止滑下，与小球外碰撞后，两小球落到斜面上。分别记

录小球第一次与斜面碰撞的落点痕迹，其中M、尸、N三个落点的位置距。点的长度分别为%、。、八,

凹形槽顶端与末端的高度差为〃，凹形槽末端距地面高度为〃，斜面总长度为心多次重复实验。

A.凹形槽尽可能光滑

B.使用半径相同的两个小球

C.多次测量落点位置取平均直

D.保持，不变，增加斜面长度L

⑵在实验误差允许范围内，若满足关系式町仄=，则可以认为两球碰撞过程中动量守恒。（用叫、

相2、L”、L表示）

⑶观测量出两个小球质量比攵=9，若还测出八=L，则可证明两球间的碰撞是弹性碰撞。（用上

町

表示）

3.（2025•宁夏吴忠•二模）某实验小组想用多种方式验证动量守恒定律。

小明同学选取两个体积相同、质量不等的小球，先让质量为网的小球从轨道顶部由静止释放，由轨道末端

的。点飞出并落在斜面上。再把质量为外的小球放在。点，让小球叫仍从原位置由静止释放，与小球叫碰

后两小球均落在斜面上，分别记录落点痕迹，其中M、P、N三个落点的位置距离。点的长度分别为“”、

XOP、XON。

1cm23

01020

甲乙

⑴用游标卡尺测得两小球的直径均如图乙所示,则小球直径d=________cmo

⑵关于该实验，下列说法正确的是___________o

A.必须满足叫＞叫B.轨道必须光滑

C.轨道末端必须水平D落点位置需要多次测量取平均值

⑶在实验误差允许的范围内，若满足关系式―______,则可认为两球碰撞过程中动量守恒（用题目中的物

理量表示）。

⑷若两小球的质量满足外，若满足qP=._________%,邸（用k表示），则可证明两球间的碰撞是弹性

的。

⑸小帅同学利用该套装置做了一个新实验，仅改变小球叫的质量（两小球质量关系仍符合题干条件），其

他条件均不变，将小球明多次从轨道顶部由静止释放，与不同质显的小球，叫相碰，分别记录对应的落点到

。点距离X。”，以后■为横坐标、历为纵坐标作出图像，若该碰撞为弹性碰撞，则下列图像

正确的是___________

1.（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。

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

⑵图甲中。点是小球抛出点在地面上的垂直投影，首先，将质量为仍的小球从斜槽上的S位置由静止释放,

小球落到复写纸上，重复多次。然后，把质量为佗的被碰小球置于斜槽末端，再将质量为牝的小球从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为仍单独滑落时的平均

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。P、0M和。N。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。

⑶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。如图内所示，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「等高的0点和0,点，两点间距等于小球的直径。

将质最较小的小球1向左拉起至人点由静止释放，在最低点8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4,小球2向右摆动至最高点测得小球1,2的质量分别为m和弦长48=3

48=〃、8=b。

推导说明，m、M、/八和/3满足关系即可脸证碰撞前后动量守恒.

2.（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。4为水平段。选择相同材质的一元硬币

和一角硬币进行实验。

测量硬币的质量，得到一元和一角硬币的质量分别为叫和/〃2（町〉〃将硬币甲放置在斜面一某一位置，

标记此位置为8。由静止释放甲，当甲停在水平面上某处时，测量甲从。点到停止处的滑行跖离OP。将硬

币乙放置在。处，左侧与O点重合，将甲放置丁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0M和ON。保持释放位置不变，重复:实验若干次，得到OP、OM、ON的平均

值分别为$0、$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）；

/T-r

（3）若甲、乙碰撞过程中动量守恒，则（用叫和外表示），然后通过测得的具体数据

V52

验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—O

第28讲实验：验证动量守恒定律

・••«■»••«■••OB••«■»••MB••OB•

目录

01课标达标练.....................................................................1

题型01方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒..........................I

题型02方案二：利用两辆小车完成一维碰撞实验................................4

题型03方案三：利用斜槽末端小球的碰撞验证动量守恒定律......................6

题型04拓展创新实验........................................................10

02核心突破练...................................................................13

03真题溯源练...................................................................16

01

・

课标达标练

P"J

敢型IL01方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒

1.（2025•湖南湘潭•模拟预测）为了验证动量守恒定律，某实验小组的同学设计了如图甲所示的实验装置:

将一足够长气垫导轨放置在水平桌面上，光电门1和光电门2相隔适当距高安装好，在滑块A和B相碰的

端面上装有弹性碰撞架，它们的上端装有宽度均为，/的挡光片，测得滑块A、B（包含挡光片）的质量分别

为叫和m2。

（）用螺旋测微器测量滑块上挡光片的宽度示数如图乙所示，则"=

14,mmo

乙

（2）打开气泵，调节气垫导轨，将一个滑块放在气垫导轨左端，向右轻推滑块，滑块通过光电门1、2的时间

分别为4、%当乙b（选填“<"、"="或">"）时，可认为气垫导轨水平。

⑶滑块A置于光电门1的左侧，滑块B静置于两光电门之间，给A一个向右的初速度，A与静止的滑块B

发生碰撞。与光电门1相连的计时器先后显示的两次遮光时间分别为M和加2，与光电门2相连的计时器

显示的遮光时间为△，一若叫、叱、，?、△八满足关系式：，则可验证滑块A、B组成的系

统碰撞前后动量守恒：若小乙、△〃、加③满足关系式：，则可验证滑块A、B碰撞是弹性碰撞。

【答案】（1）4.915

（2）=

m.m.in-,111

（3）―L+-L=---------=—

M加2A1341A,2Ah

【详解】（1）遮光片的宽度d=4.5mm+41.5x0.01mm=4.915mm

（2）打开气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的挡光片经过两个光电门的遮光时间相等时，可认

为气垫导轨水平。

（3）⑴⑵与光电门1相连的计时器碰撞前后有两次显示时间，说明A碰后速度反向，则碰前A的速度

大小为%=M

碰后A的速度大小为MJML

碰后B的速度大小为匕J.ML

由动量守恒得町％=-g匕%

孙mtn^

联立解得舟+才}年

若两滑块发生的是弹性碰撞，则:〃旧=/旧+/朝

乙L乙

联立解得专一表=表

2.（2025•湖南•三模）学习小组利用如图1所示的装置，测量滑块1、2的质量叫、旭2（含遮光板）。

实验器材：气垫导轨、滑块1、2（含宽度相同的遮光板）、配重块（质量已知）、弹簧、细线、光电门、

计时器等。

实验步骤：

①打开光电门及计时装置.，接通气源，调节气垫导轨水平；

②在滑块1上固定数最不等的配重块，在两个滑块中间压缩轻质弹簧，再用细线把两个滑块连接；

③开始时让两滑块在两光电门中间处于静止状态，然后烧断细线，滑块1、2分别向左右弹开，经过光电门

时，记录遮光板的挡光时间分别为a、质及配重片的总质量加；

④改变滑块1上配重片的质量，多次重复实验，记录多组乙、4及〃?值。

数据处理：在坐标纸上以《为纵轴，以配重片总质量〃，为横轴，画出}一，〃图如图2所示，为一条倾斜的

<2

直线，测出纵截距为A,斜率为底

请回答下列问题：

⑴若每次滑块弹开过程系统动量守恒，根据图像可求出滑块1质量班=，滑块2质量

生=o（均用〃、k表示）

⑵每次实验，弹簧的压缩量。（选填"可以不同"或"必须相同"）

⑶若某次实验在烧断细线前，两滑块没有处于静止状态，而是有向左的微小速度，则此次测尾的数据点处

在理论直线的侧。（选填"上"或"下"）

【答案】⑴

1k}k

（2）可以不同

⑶下

dd

【详解】（1）设遮光板宽度为"，弹簧弹开后，滑块1、2的速度大小分别为匕=丁，彩=丁

*112

滑块弹开过程系统动量守恒，有0=（叫+机）V,-m2v2

m.+in孙

可得PF

整理可得="

t2吗啊

可知2-〃，图为一条倾斜的直线，斜率与纵截距的意义为女一1-,人一四~

t2m2m2

-r，口1,b

可得,"%=bn。=—

'k'k

（2）由于｝=*詈，与弹簧压缩量大小无关，所以每次实验，弹簧的压缩量可以不同

l2m2

（3）若某次实验在烧断细线前，两滑块有向左的微小速度，浇断细线后，滑块1向左的速度比理想值偏

大,遮光时间乙比理想值偏小，滑块2向右的速度比理想值偏小，遮光时间与比理想值偏大，+比理想

*2

值偏小，此次测量的数据点处在理论直线的下侧

3.（2025•黑龙江哈尔滨•一模）为了验证动量守恒定律，哈三中某实验小组的同学设计了如图所示的实验

装置：将一足够长气垫导轨放置在水平桌面上，光电门1和光电门2相隔适当距离安装好，在滑块A和B

相碰的端面上装有弹性碰撞架，它们的上端装有宽度均为d的挡光片，测得滑块A、B（包含遮光片）的质

量分别为mi和〃”。

⑴打开气泵，调节气垫导轨，将一个滑块放在气垫导轨左端，向右轻推滑块，时，可认为气垫导轨

水平。

⑵滑块A置于光电门1的左侧，滑块B静置于两光电门之间，给A一个向右的初速度，A与静止的滑块B

发生碰撞且不粘连。与光电门1村连的计时器显示的遮光时间为与光电门2相连的计时器先后显示的

两次遮光时间分别为42和加3。为使滑块A能通过光电门2,则加/〃?2（小于，等于，大于）；该装置

在用于"验证动量守恒定律"时（填"需要”或“不需要”）测出遮光片的宽度九

⑶若两滑块发生的是弹性碰撞，则下列等式成立的是（）

111

A.〃%△/]=/%八%+班A，3B.可一加2M

班二犯〃?2〃?]_恤tn\

UAz,2Ar;D.

A/]A/2A/,

⑷改变实验装置用于验证动量定理：拿下滑块A、B,把气垫导轨左端抬高，使导轨与水平面夹角为30。,

然后固定导轨。让滑块A从光电门1的左边由静止滑下，通过光电门1,2的时间为A。/、视,通过光电门

1和2之间的时间间隔为Z,重力加速度为g,如果关系式.（用"、Am、/及g表示）在误差允

许范围内成立，表明动量定理成立。

【答案】（1）滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间相等

（2）大于不需要

(3)B

(4)f=d

乂2

【详解】（1）打开气泵，调节气垫导轨，轻推滑块，当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮光时间相等

时，可认为气垫导轨水平。

（2）⑴为使滑块A能通过光电门2,则防止滑块A碰后反弹，则滑块的质量〃〃大于〃？2；

⑵实验要验证的关系式叫%=加/+/M2y2

ddd

其中％=彳［而，”豆

则色=为+必

即该实验不需要测出遮光条的宽度d°

（3）若两滑块发生的是弹性碰撞，则?〃访行

4乙乙

1

联立可得五T旗-旗

故选Bo

（4）滑块通过两光电门时的速度分别为W=襄，匕==

ZA\砥2

若满足动量定理，则〃?gsin30"z=/nv；-/nv；

所以号=dd

△小

4.（2025•山西•一模）某实验小纪利用气垫导轨验证动量守恒定律，实验装置如图所示。安装好器材后,

进行了以下操作，完成下列填空：

（1）用天平测得滑块。（含遮光条）、b（含橡皮泥）的质量分别为，%、"入；

⑵打开气泵，待稳定后调节气垫导轨，直至轻推滑块。后，“上遮光条通过光电门1和2的时间（填

“相等〃或“不等，，），说明气垫导轨已调至水平；

（3）将滑块“推至光电门1的左侧，将滑块。放在光电门1和2之间。向右轻推一下“，滑块。通过光电门

1后与静止的滑块〃碰撞并粘在一起以共同速度通过光电门2o测得滑块〃上的遮光条通过光电门1、2的时

间分别为4和，2；

（4）改变滑块。推出时的速度，重复步骤（3）。以乙为横坐标、为纵坐标，作出随。变化的图线。若

该图线为过原点的直线，直线的斜率左=，则证明碰撞过程中两滑块的总动量守恒；

（5）该实验不需要测量遮光条的宽度，原因是。

tn+tn

【答案】相等3-n-h在验证动量守恒定律的表达式中，遮光条的宽度会被化简掉（只

要说法合理均可）

【详解】（2）⑴当滑块通过两光电门的时间相等时，则滑块做匀速直线运动，说明气垫导轨已调至水

平；

（4）[2]设遮光条宽度为d,碰前速度碰后速度岭

l\h

由动量守恒定律〃则=（/%+/）为

tn+m.

可得为=二一2

,+m.

则斜率A=u~

fna

（5）⑶上述推理过程中d被化简掉，所以不需要测危遮光条的宽度。

散型方案二：利用两辆小车完成一维碰撞实验

5.（2025•辽宁朝阳•模拟预测）某同学用碰撞验证动量守恒，实验装置如图。利用天平称量两个滑块的质量

分别为滑块1质量m】，滑块2质量m2,垫起木板的一端使滑块可以在木板上匀速运动，在滑块2上装有撞

针和橡皮泥，现在将滑块1装上纸带并穿过打点计时括限位孔，实验时接通电源，让滑块1以定的速度

撞上滑块2并粘在一起，在滑块撞上挡板前用手按住滑块并关闭电源。

小木块

⑴实验中改变滑块质量重复实验（