2026年高考物理一轮专项练习（福建专用）实验：验证动量守恒定律（学生版+解析）

第25讲实验：验证动量守恒定律

目录

01课标达标练.....................................................................2

题型01实验原理与操作.....................................................................2

题型02数据处理与误差....................................................................3

题型03实验原理改进......................................................................5

题型04实验器材创新......................................................................6

02核心突破练.....................................................................8

03真题溯源练....................................................................12

01

1.（2025•福建漳州•模拟预测）为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞，某同

学选取了两个体积相同、质量不相等的小球，按下述步骤做了如下实验:

---------：-------

①用天平测出两个小球的质量（分别为q和机2）。

②按照如图所示的那样，安装好实验装置。将斜槽4。固定在桌边，将一斜面4c连接在斜槽末端。

③先不放小球"%,让小球网从斜槽顶端A处由静止开始滚下，记下小球的落点位置。

④将小球叫放在斜槽末端边缘处，让小球仍从斜槽顶端A处由静止开始滚下，使它们发生碰撞，记下小

球叫和叫在斜面上的落点位置。

⑤用亳米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B的距离，图中。、E.尸点是该同学记下的小球在斜面上

的几个落点位置，到/点的距离分别为4、%。

⑴本实验必须满足的条件是（）（多选）

A.斜槽轨道必须是光滑的B.斜槽轨道末端必须是水平的

C.小球1每次必须从同一高度静止秤放D.小球质量㈣和叫需要叫小于外

⑵实验中小球均落在斜面上，用测得的物理量来表示，只要满足以下关系式中的哪一项则说明

碰撞中动量守恒。（将正确答案前面的选项填入适当的位置）

A.

C./«|Z/£=〃/]心

2.（2024・福建厦门•模拟练习）如图所示，用“碰撞实验器〃可以验证动量守恒定律，即研究两个半径相同的

小球在坑道水平部分碰撞前后的动量关系。

入射小球

被碰小球

OMPN

图13

（1）为完成此实验，以下提供的测量工具中，本实验必须使用的是。（选填选项前的字母）

A.刻度尺B.天平C.打点L时器D.秒表

（2）关于本实验，下列说法中正确的是o（选填选项前的字母）

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小于被碰小球的质量

C.轨道倾斜部分必须光滑

D.轨道末端必须水平

（3）图中。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轨上位置.S由静止释放，

通过白纸和兔写纸找到其平均落地点的位置P，测出平抛射程0P。然后，把被碰小球静置于轨道的水平部

分末端，仍将入射小球从斜轨上位置5由静止释放，与被碰小球相碰，并多次重复该操作，两小球平均落

地点位置分别为M,N。实验中还需要测量的有o（选填选项前的字母）

A.入射小球和被碰小球的质量〃〃、/〃2B.入射小球开始的释放高度〃

C.小球抛出点距地面的高度”D.两球相碰后的平抛射程OA】、ON

散型IL02数据处理与误差

3.（2024•福建厦门）某实验小组在进行“验证动量守恒定律〃的实验，入射球与被碰球半径相同、质量不等,

且入射球的质量大于被碰球的质量。

c

（1）用游标卡尺测量直径相同的入射球与被碰球的直径，测量结果如图甲所示，则直径为cm.

（2）实验装置如图乙所示，先不放8球，使A球从斜槽上某一固定点。由静止滚下，再把8球静置于水平

槽前端边缘处，让A球仍从C处由静止滚下。记录纸上的。点是铅垂线所指的位置，M、P、”分别为落点

的痕迹，未放8球时，4球落地点是记录纸上的点。

（3）（4）释放多次后，取各落点位置的平均值，测得各落点痕迹到。点的距离：13.10cm，

OP=21.90cm，丽=26.04cm。用天平称得入射小球A的质量〃〃=16.8g,被碰小球B的质量，〃2=5.6g。若

将小球质量与水平位移的乘积作为“动量”，请将下面的表格填写完整：（结果保留三位有效数字）

碰前"总动量”碰后“总动量”

OP/mOM/mON/n

p/（kg*m）///（kg*m）

0.21900.13100.26043.68x107—

根据上面表格中的数据，你认为能得到的结论是

4.（2023•福建芾田）某物理兴趣小组研究两个小球在轨道末端碰撞前后的动量关系，装置如图所示。安装

好实验装置，记录重锤线所指的位置O。经测定两个直径相同的小球1、2质量分别为班=20.4g、m2=6.5g,

实验时，不放小球2,让小球1从固定的斜槽上C点自由滚下，在水平面上得到一个落点位置；将小球2

放置在斜槽末端，让小球1再次从斜槽上C点自由滚下，与小球2发生正碰，在水平面上乂得到两个落点

位置，三个落点位置标记为M、尸、M用刻度尺测出/加、风和/次。

（1）如果实验操作正确，小球1碰后在水平面上的落点位置为（选填"M"、”片或”M）；

（2）要验证碰撞前后动量守恒，需验证关系式（用叫、叫、和K表示）；

（3）同学们做了多组测量，取x=/“-/加，y=l0N,横纵坐标取相同标度，作出V-X图像，该图像接近

于图。

03实验原理改进

5.（2022•福建龙岩•模拟）某同学用如图所示的装置“验证动量守恒定律"、并测量处于压缩状态下的弹簧的

弹性势能。实验前，用水平仪先将光滑操作台的台面调为水平。其实验步骤为：

A.用天平测出滑块4、8的质量均、%;

B.用细线将滑块A、4连接，使A、4间的弹簧处于压缩状态；

C.剪断细线，滑块A、3离开弹簧后。均沿光滑操作台的台面运动，最后都滑落台面，记录48滑块的落

地点M、N：

D.用刻度尺测出M、N距操作台边缘的水平距离也、也；

E.用刻度尺测出操作台面距地面的高度人

请根据实验步骤完成下面填空：

（1）滑块A、B都离开桌面后，在空中运动的时间4tR（选填”>〃、"<”或"=”）；

（2）如果滑块4、B组成的系统水平动量守恒，须满足的关系是（用测量的物理量表示）；

（3）剪断细线前，弹簧处丁压缩状态下的弹性势能是（用测量的物理量和重力加速度g表示）。

6.12023・福建•一模）如图所示为某同学设计的一种探究动量守恒定律的实验装置图。水平桌面固定-长导

轨，一端伸出桌面，另一端装有竖直挡板，轻弹簧的一端固定在竖直挡板上，另•端被入射小球从自然长

度位置A点压缩至B点，释放小球，小球沿导轨从右端水平抛出，落在水平地面上的记录纸上，重复10次,

确定小球的落点位置；再把被碰小球放在导轨的右边缘处，重复上述实验10次，在记录纸上分别确定入射

小球和被碰小球的落点位置（从左到右分别记为P、。、R）.测得。（）R=Xi

入射小球被碰小球

BA\、'、、、、、

、、%、d、、、、、

\\\

、,重锤\\\

k

////z//zzz/zzzOzzzz////zz/P//zz^Qz////R////

（1）关于实验的要点，下列说法正确的是—

A.入射小球的质量可以小于被碰小球的质量

B.入射小球的半径必须大于被碰小球的半径

C.重复实验时，每次都必须将弹簧压缩至8点

D.导轨末端必须保持水平

（2）若入射球的质量为〃〃，被碰小球的质量为，“2,则该实验唐要验证成立的表达式为_（用所给符号表

示）：

（3）除空气阻力影响外，请再说出一条可能的实验误差来源。

观型I04实验器材创新

7.某同学用如图甲所示的实验装置来研究动量守恒定律，光电门1、2固定在气垫导轨上，质量分别为如

=0.4kg和〃?8=0.1kg的两个滑块（含遮光片）从光电门1、2的外侧匀速相向运动，在两个光目门之间某位

置发生碰撞并粘在一起继续运动，运动到气垫导轨一端时立刻被锁定。

（1）两滑块上的遮光片宽度相同，用游标卡尺测量遮光片宽度的结果如图乙所示，则遮光片的宽度为

mm；

（2）实验中光电门2记录了三次挡光时间均为。=0.045s,则碰撞前滑块8的速度大小为m/s,碰

撞后滑块整体的速度大小为m/s；（结果均保留2位有效数字）

（3）实验过程中，该同学忘了记录滑块A经过光电门1的时间•若碰撞过程中两滑块的动量守恒，则滑块

A通过光电门1的时间为s（结果保留3位小数）。

8.（2022•福建泉州•模拟练习）物理小组利用频闪照相和气垫导轨做“验证动量守恒定律〃的试验。步骤如下:

①用天平测出滑块A、B的质量分别为300g和200g

②安装好气垫导轨，调节气垫导机的调节旋钮，使导轨水平；

③向气垫导轨通入压缩空气；

④把A、B两滑块放到导轨上，并给他们•个初速度，同时开始闪光照相，闪光的时间间隔设定为（3/=0.2s。

照片如图：该组同学结合实验过程和图象分析知：该图象是闪光4次摄得的照片，在这4次闪光的瞬间，A、

B两滑块均在。〜80cm刻度范围内；第一次闪光时，滑块B恰好通过x=55cm处，滑块A恰好通过.r=70cm

处；碰撞后有一个物体处于静止状态。请问：

（1）以上情况说明碰后（选填A或B）物体静止。

（2）设向右为正方向，试分析碰撞前两滑块总动量之和是kg.m/s,碰撞后两滑块的总动量之和是一

kg・m/s,以上实验结果说明在误差允许范围内碰撞过程动量守恒（请考虑方向）。

■02

1.^（2022•福建泉州•二模）用如图甲所示装置验证动量守恒定律，A、B两球的质量分别为小和

（i）安装好实验装置，做好测量前的准备，并记下重锤线所指的位置。

（2）不放小球B,小球A从斜槽上挡板处由静止释放，并落在水平地面上。重复多次，落地点的平均位置

记为P,用刻度尺测量，如图乙所示，刻度尺读数为cm；

（3）小球B静置在斜槽前端边缘处，小球A从挡板处由静止释放，重复实验，标记小球A的落地点平均位

置1和小球B的落地点平均位置2：

（4）图甲中，M点是落地点平均位置______（填“1〃或"2”）；

（5）水平射程分别用。W、。尸、QN表示，则验证两球碰撞动量守恒的表达式为o

2新考淑（2022•福建莆田）如图，用“碰撞实验器"可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水

平部分碰撞前后的动量关系。

（1）实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是可以通过仅测最,来间接解决这个问

题:

小球1

A.小球开始释放的高度力

B.小球抛出点距地面的高度”

C.小球做平抛运动的水平位移

（2）用天平测量两个小球的质量"3图中。点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影，实验时，先

让人射球〃〃多次从斜轨上S位置静止释放；然后，把被碰小球，〃2静止于轨道的水平部分，再将入射小球

，〃/从斜轨，5位置静止移放，与小球加2相撞，并多次重复，分别找到小球的平均落点M、尸、N,并测星

出平均水平位移OM、OP、ON.若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为（用上述中测量的

量表示）；若碰撞是弹性碰撞，那么还应该满足的表达式为（用上述中测量的量表示）；

（3）完成上述实验后，某实验小组对•上述装置进行了改造，如图所示。在水平槽末端与水平地面间放置了

一个斜面，斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接。使小球1仍从斜槽上A点由静止滚下，重笈实验步骤1

和2的操作，得到两球落在斜面上的平均落点M，、尸、N。用刻度尺测量斜面顶点到M，、产、N三点的距

离分别为小小Ao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）。

3.（2023•福建厦门）如图甲所示，用半径相同的A、B两球的碰撞可以验证“动最守恒定律”。实验时先让

质量为g的A球从斜槽上某一固定位置C由静止开始滚下，进入水平轨道后，从轨道末端水平抛出，落到

位于水平地面的复写纸上，在下面的白纸上留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。再把质

量为外的B球放在水平轨道末端，让A球仍从位置C由静止滚下，A球和B球碰撞后，分别在白纸上留下

各自的落点痕迹，重复操作10次。如图乙所示，M、P、N为三个落点的平均位置，未放B球时，入球的落

点是2点，。点是水平轨道东端在记录纸上的竖直投影点。

甲乙

（1）下列说法中正确的有。

A.安装轨道时，轨道末端必须水平

B.实验前应该测出斜槽末端距地面的高度

C.实验过程中，复写纸可以移动，白纸不能移动

D.用半径尽量小的圆把10个落点圈起来，这个圆的圆心可视为小球落点的平均位置

（2）在某次实验中，测量出两个小球的质量〃6、记录的落点平均位置M、N几乎与0。在同一条直线上,

测量出三个落点位置与。点距离。M、OP、ON的长度。在实验误差允许范围内，若满足关系式,

则可以认为两球碰撞前后的总动量守恒。（用测量的量表示）

（3）完成上述实验后，某实验小组对上述装置进行了改造，如图丙所示。在水平槽右方竖直用定一木板，

使小球1仍从斜槽上C点由静止滚下，重复上述实验的操作，得到两球落在木板上的平均落点M、P、M

用刻度尺测量木板上与小等高的总8'到N、P、M三点的高度差分别为乙、4、%,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）。

4.（2023•福建龙岩•模拟练习）用如图所示的装置，来完成“验记动量守恒定律〃的实验。实验中使用的小球

1和2半径相等，用天平测得质量分别为叫、〃且见＞〃?2。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。。先不放小球2,使小球1从斜槽上某一点S由静止滚下，落到水平地面P点。再

把小球2静置于斜槽枕道末端，上小球1仍从S处由静止滚下，小球1和小球2碰撞后分别落在复写纸上,

在白纸上留下各自落点的痕迹。

（1）实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，可以通过测量小球做平抛运动的射程来解决这个

问题。确定碰撞前后落点的位置P、M、M用刻度尺测量出水平射程OP、OM、ON。

①本实验必须满足的条件是；

A.斜槽轨道必须是光消的

B.斜槽轨道末端必须是水平的

C.小球1每次必须从同一高度由静止移放

②若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为：;

（2）某同学在上述实验中更换了两个小球的材质，且入射小球和被碰小球的质量关系为町=2，%，其它条

件不变。两小球在记录纸上留卜三处落点痕迹如下图所示。他将米尺的零刻线与。点对齐，测量出。点到

三处平均落地点的距离分别为04OB、0C。该同学通过测量和计算发现，两小球在碰撞前后动量是守恒

的。

N7

若碰撞的恢复系数的定义为ho-%1，其中%和％分别是碰撞前两物体的速度，匕和巳分别是碰撞后两

物体的速度。写出用测量的量表示的恢复系数的表达式,其数值为。（保留两位有效数字）

5.（2025•福建龙岩•模拟练习）其同学用以下装置来验证碰撞动量守恒，如图所示。半径为尺的四分之一

圆轨道，圆心位于斜槽水平部分的末端，该轨道与传感器结合，可记录轨道被撞击点到圆心的竖直高度，

实验步骤如下：

①将装置按要求安装好，注意斜槽末端应是水平状态，用天平测出两球质量分别为〃〃和m2；

②入射球〃〃，从斜槽上A点由静止释放，确定与圆轨道的撞击点；

③球冲静止放置在水平槽的末端B,将入射球〃〃从斜槽卜.A点再次由静止释放,确定球机/和叱相撞后

的撞击点；

④若圆轨道上三个撞击点为C、D、E,传感器测得他们与圆心的高度差分别为力/）,狂。

⑴为了保证实验的正常进行，下列措施中正确的是。

A.两球必须是弹性小球B.入射球质量〃〃必须大于被碰球质量，〃2

C.斜槽必须保证光滑D.两球的大小必须相等

（2）把小球62放在斜槽末端B处，再次从A点静止释放小球加，它们发生碰撞，碰后小球52与圆轨道的

撞击点是图中的点；

⑶若等式成立，则表示两小球碰撞前后动量守恒。（用实验中已知或测得的数据字母

表示）

03

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。

⑴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〃〃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，把质量为冲的被碰小球置于斜槽末端，再将质量为孙的小球从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〃〃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一：

b.分别测出。点到平均落点的距离，记为OP、0M和OM,在俣差允许范围内，若关系式一成立，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。如图丙所示，川两根不可伸长

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4点由静止释放，在最低点3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⑷，小球2向右摆动至最高点。。测得小球1,2的质量分别为〃?和弦长43二/八

A'B=h、CD=ho

IA/

2)-

推导说明，"八M、小12、/3满足一关系即可验证碰撞前后动量守恒。

第25讲实验：验证动量守恒定律

目录

01课标达标练.....................................................................2

题型01实验原理与操作.....................................................................2

题型02数据处理与误差....................................................................3

题型03实验原理改进......................................................................5

题型04实验器材创新......................................................................6

02核心突破练.....................................................................8

03真题溯源练....................................................................12

01

1.（2025•福建漳州•模拟预测）为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞，某同

学选取了两个体积相同、质量不相等的小球，按下述步骤做了如下实验:

---------：-------

①用天平测出两个小球的质量（分别为q和机2）。

②按照如图所示的那样，安装好实验装置。将斜槽4。固定在桌边，将一斜面4c连接在斜槽末端。

③先不放小球"%,让小球网从斜槽顶端A处由静止开始滚下，记下小球的落点位置。

④将小球叫放在斜槽末端边缘处，让小球仍从斜槽顶端A处由静止开始滚下，使它们发生碰撞，记下小

球叫和叫在斜面上的落点位置。

⑤用亳米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B的距离，图中。、E.尸点是该同学记下的小球在斜面上

的几个落点位置，到/点的距离分别为4、%。

⑴本实验必须满足的条件是（）（多选）

A.斜槽轨道必须是光滑的B.斜槽轨道末端必须是水平的

C.小球1每次必须从同一高度静止秤放D.小球质量㈣和叫需要叫小于外

⑵实验中小球均落在斜面上，用测得的物理量来表示，只要满足以下关系式中的哪一项则说明

碰撞中动量守恒。（将正确答案前面的选项填入适当的位置）

A.

C./«|Z/£=〃/]心

【答案】（1）BC

（2）A

【详解】（1）根据该实验验证动量守恒和弹性碰撞的原理可知，要保小球从B点水平抛出且每次小球1抛

出速度要相同，即需要小球1每次必须从同一高度静止释放，斜槽轨道不需要光滑，要让小球1碰撞小球2

同向运动，则必须有犯大于”?2o

故选BCo

（2）由题可知,未放吗前，叫落点为E点,放上加2后，碰撞后町的落点是图中的。点，叫的落点是图

中的尸点，设斜面的倾角为。.小球从斜面末端平抛落到斜面上，落点到4点的距离为心由平抛运动的知

识可知

LcosO=vt

LsxnO=^gr

可得

v=Leos。=cos8J"

2Lsin。V2sin<9

由于，、g都是恒星，所以

所以动量守恒的表达式可化简为

町k=见可+m?病

故选Ao

2.（2024•福建厦门•模拟练习）如图所示，用“碰撞实验器"可以脸证动量守恒定律，即研究两个半径相同的

小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。

（1）为完成此实验，以下提供的测量工具中，本实验必须使用的是O（选填选项前的字母）

A,刻度尺B.天平C.打点I时器D.秒表

（2）关于本实验，下列说法中正确的是°（选填选项前的字母）

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小于被碰小球的质量

C.轨道倾斜部分必须光滑

D.轨道末端必须水平

（3）图中。点是小球抛出点在地而卜的垂育投影，实验时先计入射小球多次从斜轨卜位置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0P。然后，把被碰小球静置于轨道的水平部

分末端，仍将入射小球从斜轨上位置S由静止释放，马被碰小球相碰，并多次重复该操作，两小球平均落

地点位置分别为M,N。实验中还需要测量的有。（选填选项前的字母）

A.入射小球和被碰小球的质量〃〃、/〃2B.入射小球开始的释放高度，

C.小球抛出点距地面的高度”D.两球相碰后的平抛射程OA】、ON

【答案】AB/BAAD/DAAD/DA

【详解】（1）要测量碰撞前后的动量，则质量要用天平测量，而速度需要通过水平位移得出，所以

需要刻度尺测量平抛的水平位移，故AB正确；

CD.小球抛出点距地面的高度相同，两球做平抛运动的时间就相同，时间不需要测量，所以不需要打点计

时器和秒表，故CD错误。

故选ABo

（2）[2]A.只有从同一位置释放，才能保证两次碰撞前的速度相同，故A正确；

B.为了保证入射球不反弹，则入射小球的质量要大于被碰小球的质量，故B错误：

C.轨道不需要光滑，故C错误；

D.只有末端水平才能保证小球做平抛运动，故D正确。

故选AD.

（3）[3]若小球碰撞过程中动量守恒，则有

+m2v2

OP

vo=­

OM

v,=-----

“7ON

即

m]OP=m]OM+m2ON

故选ADc

观型IL02数据处理与误差

3.（2024•福建厦门）某实验小组在进行“验证动量守恒定律”的实验，入射球与被碰球半径相同、质量不等,

且入射球的质量大于被碰球的质量。

（1）用游标卡尺测量直径相同的入射球与被碰球的直径，测量结果如图甲所示，则直径为cm。

（2）实验装置如图乙所示，先不放B球，使A球从斜槽上某一固定点C由静止滚下，再把B球静置于水平

槽前端边缘处，让A球仍从。处由静止滚下。记录纸上的。点是铅垂线所指的位置，M、P、W分别为落点

的痕迹，未放8球时，A球落地点是记录纸上的点。

（3）（4）释放多次后，取各落点位置的平均值，测得各落点痕迹到。点的距离：丽=13.10cm，

OP=21.90cm，而=26.04cm。用天平称得入射小球4的质量〃〃=16.8g,被碰小球B的质量i〃2=5.6g,若

将小球质量与水平位移的乘积作为“动量”，请将下面的表格填写完整：（结果保留三位有效数字）

碰前"总动量”碰后“总动量〃

OP/mOM/mON/n

/）/（kg*m）p'/（kg*m）

3.68x10-3

0.21900.13100.2604—

根据上面表格中的数据，你认为能得到的结论是o

【答案】2.14P3.66x10-3在误差允许的范围内，两球碰撞过程中动量守恒

【详解】（1）［1］游标卡尺读数

21mm+4x0.lmm=21.4mm=2.14cm

（2）[2]B球质量小于A球，A小球和B小球相撞后，B小球的速度增大，A小球的速度减小，所以碰撞后A

球的落地点距离。点最近，B小球离。点最远，中间一个点P是未放8球时A的落地点，所以未放B球时，

A球落地点是记录纸上的。点。

（3）（4）⑶将小球质量与水平位移的乘积作为“动量〃，则碰撞后“总动量〃为

p—•OM十，%•ON

代入数据得

〃'=3.66x10'kg.m

[4]则可知碰撞前后动量近似相等，在实验误差允许的范围内，两球碰撞过程中动量守恒。

4.（2023•福建莆田）某物理兴趣小组研究两个小球在轨道末端碰撞前后的动量关系，装置如图所示。安装

好实验装置，记录重锤线所指的位置0。经测定两个直径相同的小球1、2质量分别为g=20.4g、叫=6.5g,

实验时，不放小球2,让小球1从固定的斜槽上C点自由滚下，在水平面上得到一个落点位置；将小球2

放置在斜槽末端，让小球1再次从斜槽上C点自由滚下，与小球2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、P、N,用刻度尺测出％和/所。

（1）如果实验操作正确，小球1碰后在水平面上的落点位置为（选填"M"、或"N"）；

（2）要验证碰撞前后动量守恒，需验证关系式（用见、阳2、，"和%,v表示）：

（3）同学们做了多组测量，取X=y=l0N,横纵坐标取相同标度，作出LX图像，该图像接近

于图o

【答案】MMop=MOM+狼。'A

【详解】(1)口］若碰撞为弹性碰撞，则有

=/砥匕+ftt2V2

12121，

J叫叫=5叫匕+金〃?2%

解得

m.-tn.2in}

v2=%

〔MT//4+叫

由于m1=20.4g、㈣=6.5g则有

匕＞%＞匕

即小球1单独滚下的落地点为P,小球1碰后的落地点为M,小球2落地点为N,即小球1碰后在水平面

上的落点位置为M。

(2)⑵碰撞前后动量守恒，则有

g%=班匕+m2v2

小球飞出后做平抛运动，竖直高度相同，则有

1OP=卬

l()M=卬

ION=v2{

解得需要验证关系式为

"KOP=〃“(w+mJON

(3)⑶根据

y=LN

m}lop=mxlOM+m2lON

解得

町20.4

y=-Lx=---x«3.14.r

niy6.5

即图像斜率大于1，由于横纵坐标取相同标度，可知第一个选择性最接近。

故选Ao

及型IL03实验原理改进

5.（2022•福建龙岩•模拟）某同学用如图所示的装置“验证动量守恒定律"、并测量处于压缩状态下的弹簧的

弹性势能。实验前，用水平仪先将光滑操作台的台面调为水平。其实验步骤为：

A.用天平测出滑块A、8的质量叫、如；

B.用细线将滑块A、B连接，使A、B间的弹簧处于压缩状态：

C.剪断细线，滑块4、8离开弹簧后.均沿光滑操作台的台面运动，最后都滑落台面，记录A、B滑块的落

地点M、M

D.用刻度尺测出“、N距操作台边缘的水平距离*、%2；

E.用刻度尺测出操作台面距地面的高度人

请根据实验步骤完成下面填空：

（1）滑块A、8都离开桌面后，在空中运动的时间。tB（选填”>〃、"<〃或”=〃）；

（2）如果滑块A、8组成的系统水平动量守怛，须满足的关系是（用测量的物埋晕表示）：

（3）剪断细线前，弹簧处于压缩状态下的弹性势能是（用测量的物理量和重力加速度g表示）。

【答案】=吗祈=〃％七g（〃'；+〃”；）

4h

【详解】（1）［1］滑块A、B都离开桌面后做平抛运动，竖直方向高度相同，由

h=Qg产

知

（2）⑵根据动量守恒定律

mAVA=

由因为

lA=lB

可得

mAx}=mBx2

（3）⑶根据能量守恒定律得

lI2I2

又

X,

联立解得

E二

P—4h

6.12023・福建•一模）如图所示为某同学设计的一种探究动量守恒定律的实验装置图。水平桌面固定一长导

轨，一端伸出桌面，另一端装有竖直挡板，轻弹簧的一端固定在竖直挡板上，另一端被入射小球从自然长

度位置A点压缩至4点，释放小球，小球沿导轨从右端水平抛出，落在水平地面上的记录纸上，重复10次,

确定小球的落点位置；再把被碰小球放在导轨的右边缘处，重复上述实验10次，在记录纸上分别确定入射

小球和被碰小球的落点位置（从左到右分别记为P、Q、R）,测得OP=x/,OQ=X2,OR=X3

入射小球被碰小球

心WAWAT

BA

\\\

、

重锤\V\'\

OPQR

（1）关于实验的要点，下列说法正确的是.

A.入射小球的质量可以小于被碰小球的质量

B.入射小球的半径必须大于被碰小球的半径

C.重复实验时，每次都必须将弹簧压缩至B点

D.导轨末端必须保持水平

（2）若入射球的质量为机/,被碰小球的质量为，〃2,则该实验需要验证成立的表达式为_（用所给符号表

示）；

（3）除空气阻力影响外，请再说出一条可能的实验误差来源。

【答案】CD2="因+"鼻轨道摩擦的影响：确认落点p、Q、R时的误差：与，/，毛

的测量误差

【详解】（1）⑴A.为防止两球碰撞后入射球反弹，入射小球的质量必须大于被碰小球的质量，故A错误:

B.为使两球发生正碰，入射小球的半径必须与被碰小球的半径相同，故B错误；

C.为了保证入射球每次到达桌面边缘的速度相同，则重复实验时，每次都必须将弹簧压缩至B点，从而让

入射球获得相同的弹性势能，故C正确；

D.为了保证两球碰后都能做平抛运动从而能求出飞出时的速度，导轨末端必须保持水平，故D正确。

故选CD..

（2）⑵两球碰撞过程系统的动量守恒，以向右为正方向，有

町％=町匕+m2v2

小球做平抛运动的时间，相等，两边同时乘以3有

=mivlt+m2v2t

结合碰撞前后的小球落点情况，换算水平距离后，有

=VZ,X]=V)/,

X20x3=vzt

可得

mxx2=//A：1+m2x3

（3）⑶除空气阻力影响外，本实验其它的误差有：轨道摩擦的影响；确认落点P、Q、R时的误差；七，x,,

士的测量误差。

敢型IL04实验器材创新

7.某同学用如图甲所示的实验装置来研究动量守恒定律，光电门1、2固定在气垫导轨匕质量分别为必

=0.4kg和〃?8=0.1kg的两个滑块（含遮光片）从光电门1、2的外侧匀速相向运动，在两个光目门之间某位

置发生碰撞并粘在一起继续运动，运动到气垫导轨一端时立刻被锁定。

乙

（1）两滑块上的遮光片宽度相同，用游标卡尺测量遮光片宽度的结果如图乙所示，则遮光片的宽度为.

（2）实验中光电门2记录了三次挡光时间均为加=0.045s,则碰撞前滑块8的速度大小为m/s,碰

撞后滑块整体的速度大小为m/s；（结果均保留2位有效数字）

（3）实验过程中，该同学忘了记录滑块A经过光电门1的时间，若碰撞过程中两滑块的动量守恒，则滑块

A通过光电门1的时间为s（结果保留3位小数）。

【答案】4.500.100.100.030

【详解】（1）[1]20分度的游标卡尺的读数为

d=4mm+0.05mmx10=4.50mm

（2）⑵⑶光电门2记录的3次挡光时间，分别为碰撞前滑块B经过的时间，碰撞后滑块B和滑块A粘在

一起经过的时间，所以碰前滑块B及滑块整体通过光电门2的速度大小均为

v=—=0.1Om/s

Z

（3）⑷碰撞过程动量守恒，则有

心匕一〃/匕=（恤+%）心

v,=0.15m/s

所以滑块A经过光电门1的时间为

/=-=0.030s

vi

8.（2022•福建泉州•模拟练习）物理小组利用频闪照相和气垫导轨做“验证动量守恒定律〃的试验。步骤如下:

①用天平测出滑块A、B的质星分别为300g和200g

②安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；

③向气垫导轨通入压缩空气；

④把A、B两滑块放到导轨上，并给他们一个初速度，同时开始闪光照相，闪光的时间间隔设定为西=0.2s。

照片如图：该组同学结合实验过程和图象分析知：该图象是闪光4次摄得的照片，在这4次闪光的瞬间，A、

B两滑块均在0〜80cm刻度范围内；第一次闪光时，滑块B恰好通过x=55cm处，滑块A恰好通过x=70cm

处：碰撞后有一个物体处于静止状态。请问：

?W2P3P4P5P607p8?叩cm

八八八八/卜八

____B_______叵_________[B[BAl_Al_____

//////////////////////////////////////////////////////////

（1）以上情况说明碰后（选填A或B）物体静止。

（2）设向右为正方向，试分析碰撞前两滑块总动量之和是kg-m/s,碰撞后两滑块的总动量之和是,

kg・m/s,以上实验结果说明在误差允许范围内碰撞过程动量守恒（请考虑方向）。

【答案】A-0.2-0.2

【详解】（劫⑴由图可知，滑块A在照片中只有两个位置，说明滑块A碰后保持静止

（2）[2]⑶碰后A静止，B的速度为

------------——=-1m/s

由图分析可知，A、B在60cm处碰撞，从碰撞到第二次闪光过程中，B向左运动了10cm,用时为

10cm八，

------=0.1s

lm/s

则第一次闪光到发生碰撞所用时间

/

z=A/-/=O.ls

碰前，A、B的速度为

_(60-70)cm,,(60-55)cm…，

-lm/s,%=---------——=0.5ni/s

因此碰前两滑块总动最之和

mv

P[=+AA=-0-2kg-m/s

碰撞后两滑块的总动量之和

P-,=+0=-0.2kg-m/s

故选BCo

02

核心突破练