实验8　验证动量守恒定律

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原理在一维碰撞中，测出相碰的两物体的质量m1、m2和碰撞前、后物

体的速度v1、v2、v1'、v2'，算出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞

后的动量p'＝m1v1'＋m2v2'，比较碰撞前、后动量是否相等实验方案实验装置实验步骤数据处理方案一：

利用气垫

导轨完成

碰撞实验

极限思想：平均速度代替瞬时速度（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，并调整导轨

⁠

⁠；（3）测速度：计算出两滑块碰撞前、后的速度水

平

实验方案实验装置实验步骤数据处理方案二：

利用两辆

小车在光

滑长木板

上的运动

完成碰撞

实验

长木板倾斜平衡摩擦力（1）测质量：用天平分别测出两小车的质量；（2）安装：按照如图所示安装实验装置；（3）实验：接通电源，让小车A运动与静止的小车B碰撞，撞针插入橡皮泥中，两车一起运动实验方案实验装置方案三：

利用斜槽末端小球的碰撞验证动量守恒定律

同一位置由静止释放小球；斜槽不一定光滑，斜槽末端要水平实验步骤数据处理（1）测质量：用天平分别测出两小球的质量，质量大的为入射小球；（2）安装：按照如图所示安装实验装置；（3）铺纸：记下重垂线所指的位置O；（4）找点：不放和放被撞小球，分别释放入射小球10次，用圆规画尽量小的圆把所有的入射小球和被撞小球的落点圈在里面，

⁠就是它们落点的平均位置（1）小球水平射程的测量：测量线段OP、OM、ON的长度。（2）验证：

圆心

误差

分析（1）系统误差：主要来源于实验器材及实验操作等。①碰撞是否为一维。②气垫导轨是否完全水平，小车受到长木板的摩擦力，小球受到

空气阻力，入射小球的释放高度存在差异。（2）偶然误差：主要来源于质量m1、m2和碰撞前后速度（或水平

射程）的测量实验技能·创新一、教材原型实验

（2025·广东高考11题）请完成下列实验操作和计算。（1）在“长度的测量及其测量工具的选用”实验中，用螺旋测微器测量

小球的直径，示数如图甲所示，读数为

⁠

mm。解析：

由螺旋测微器的读数规则可知，小球的直径为d＝8

mm＋

26.0×0.01

mm＝8.260

mm。8.260（8.258～8.262均可）

（2）实验小组利用小车碰撞实验测量吸能材料的性能，装置如图乙所

示，图中轨道由轨道甲和乙平滑拼接而成，且轨道乙倾角较大。①选取相同的两辆小车，分别安装宽度为1.00

cm的遮光条。②轨道调节。调节螺母使轨道甲、乙连接处适当升高，将小车在轨道乙上释放，若测得

小车通过光电门A和B的

，表明已平衡小车在轨道甲上所受摩

擦力及其他阻力。时间相等

③碰撞测试。先将小车1静置于光电门A和B中间，再将小车2在M点由静止释放，测得小

车2通过光电门A的时间为t2，碰撞后小车1通过光电门B的时间为t1。若

t2

t1，可将两小车的碰撞视为弹性碰撞。＝（填“等于”也可得分）

④吸能材料性能测试。将吸能材料紧贴于小车2的前端，重复步骤③，测得小车2通过光电门A的

时间为10.00

ms，两车碰撞后，依次测得小车1和2通过光电门B的时间分

别为15.00

ms、30.00

ms，不计吸能材料的质量，计算可得碰撞后两小车

总动能与碰撞前小车2动能的比值为

（结果保留2位有效数字）。0.56

（2026·北京通州期中）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）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

⁠

⁠；用圆规画圆，尽

可能用最小的圆把各个落点圈住，这个圆的圆心位置代表平均落点

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。m1·OP＝m1·OM＋m2·ON

（2）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。ml1＝－ml2＋Ml3

二、创新拓展实验创新角度1：实验器材、方法的创新

（1）

利用位移传感器，测量滑块的位移创新角度1：实验器材、方法的创新

（2）

利用量角器测量摆线的偏角见〔典例3〕、〔典例4〕创新角度2：实验目的的创新

用同一实验装置验证不同的物理规律见〔课时训练3〕

（2026·陕西西安模拟）某同学使用如图甲所示的装置进行了碰撞实

验，气垫导轨左侧分别安装a、b两个位移传感器，a测量滑块A与它的距

离，b测量滑块B与它的距离。实验中先接通气源，调整气垫导轨水平，再

向右推动A滑块，使其撞击静止的B滑块，实验完毕，电脑显示A、B的位

移—时间图像，如图乙所示。（1）从图像可知两滑块碰撞后，滑块A的速度大小为

m/s，方

向

（选填“向左”或“向右”）。

2

左

（2）用天平测得滑块A质量为0.2

kg，则滑块B质量应为

kg。

0.6

（3）该碰撞

（选填“是”或“不是”）弹性碰撞。

是

（2025·吉林长春二模）某同学用教学用的大号量角器验证碰撞过程

中动量守恒。如图所示，先将量角器固定在竖直黑板上（90°刻线沿竖直

方向），再用两根长度相同的细绳，分别悬挂两个大小相同、质量分别为

m1、m2的金属小球A、B（小球半径远小于细线长度），且两球并排放置。

已知重力加速度大小为g。ⅰ.将A拉到细绳处于水平位置，由静止释放；ⅱ.A在最低点与B碰撞后，A向左侧弹起、B向右侧弹起；ⅲ.多次测量，记录下A弹起的最高点对应的角度平均值为α，记录下B弹起

的最高点对应的角度平均值为β。（1）为实现实验目的，两个小球的质量关系m1

m2（选填

“＜”“＝”或“＞”）；解析：因A球与B球碰后反弹，可知A球的质量一定小于B球的质量，即为实现实验目的，两个小球的质量关系m1＜m2。＜

（2）若表达式

成立，则可以验

证动量守恒定律；

（3）在利用该装置验证两小球的碰撞是否为弹性碰撞时

（选

填“需要”或“不需要”）测出绳长和小球半径。

不需要

课时跟踪训练1.

（2026·吉林长春模拟）某小组同学用如图甲所示的装置验证动量守恒

定律，小车A前端贴有橡皮泥，后端连接纸带并穿过打点计时器，接通打

点计时器的电源后，让小车A以某速度做匀速直线运动，与置于木板上静

止的小车B相碰并粘在一起，继续做匀速直线运动。打点计时器电源的频

率为50

Hz，得到如图乙所示的纸带，A、B、C、D、E为选取的计数点，

各计数点间的距离已标在图乙上。12345（1）实验前，

微调木板的倾斜程度，以平衡摩擦力。（选填

“需要”或“不需要”）解析：

系统所受外力矢量和为零时系统动量守恒，故实验前，需要

微调木板的倾斜程度，以平衡摩擦力。需要

（2）计算两小车碰撞后的速度大小，应选择纸带上的

段。（选填

“BC”“CD”或“DE”）解析：

碰撞后小车做匀速直线运动，在相等时间内的位移相等，由

图乙所示纸带可知，应选择纸带上的DE段计算碰撞后两小车的速度大小。DE

12345（3）小车A的质量为0.4

kg，小车B的质量为0.2

kg，已算出碰前两车的总

动量为0.684

8

kg·m/s，利用图乙中的数据，碰后两车的总动量为

⁠

kg·m/s。

0.684

0

12345

①用电子天平测量出钢球A和玻璃球B的质量分别为m1、m2。②调节斜槽末端水平并找到斜槽末端在白纸上的竖直投影点O。③将钢球A从斜槽上某一位置S由静止释放，落到复写纸上并在白纸上留下

痕迹。重复上述操作多次，得到多个落点痕迹，找到平均落点P。12345④将玻璃球B放在斜槽末端，再将钢球A从位置S由静止释放，两球碰撞后

落到复写纸上并在白纸上留下痕迹：重复上述操作多次，分别找到A、B两

球的平均落点M、N。⑤用刻度尺测量出线段OP、OM和ON的长度分别记为x0、x1和x2。试分析

下列问题：（1）关于实验操作和过程，下列说法正确的是（

C

）A.

实验时需测量小球开始释放时距离斜槽末端的高度hB.

实验装置中的铅垂线只是用来判断斜槽末端是否水平的C.

实验时每次释放钢球A的位置必须相同，斜槽是否光滑对实验结果无

影响C12345

12345（2）两球的碰撞恢复系数e＝

（用x0、x1、x2表示）；

12345

0.33

123453.

（2026·山西临汾模拟）在“验证动量守恒定律”的实验中，为了避免

平抛起点记录不准确以及实验操作过程中白纸的移动带来误差，某同学利

用如图所示的装置进行了如下的操作：①先调整斜槽轨道，使其末端的切线水平，在一块平木板表面先后钉上白

纸和复写纸，并将该木板竖直立于靠近槽口处，使小球a从斜槽轨道上某

固定点处由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O；12345②将木板向右平移适当的距离，再使小球a从原固定点由静止释放，撞在

木板上并在白纸上留下痕迹B；③把半径相同的小球b静止放在斜槽轨道水平段的最右端让小球a仍从原固

定点由静止释放，和小球b相碰后，两球撞在木板上并在白纸上留下痕迹A

和C；④用刻度尺测量白纸上O点到A、B、C三点的距离分别为y1、y2和y3。（1）两小球的质量关系：ma

mb（选填“＞”“＜”或“＝”）。＞

解析：为了使a与b碰后不被弹回，两小球的质量应满足ma＞mb。12345（2）上述实验除需测量白纸上O点到A、B、C三点的距离外，还需要测量

的物理量有

⁠。A.

木板向右移动的距离LB.

小球a和小球b的质量ma、mbC.

落到A、B、C三点的时间tD.

小球a和小球b的半径rB

12345（3）用本实验中所测得的数据验证两小球碰撞过程动量守恒的表达式

为

；实验小组发现本次实验数据还可以验证两小球碰撞过程的机械

能守恒，其表达式为

⁠。D

C

123454.

（2026·安徽合肥开学考）某同学用如图所示的装置验证动量守恒定

律，实验前，用水平仪先将光滑操作台的台面调为水平。实验步骤如下：A.

用天平测出滑块A、B的质量mA、mB；B.

用细线将滑块A、B连接起来，使A、B间的轻弹簧处于压缩状态；C.

剪断细线，滑块A、B离开弹簧后，均沿光滑操作台的台面运动，最后

都滑落在倾角相同的斜面上，记录A、B滑块的落点PA、PB；D.

用刻度尺测出PA、PB距操作台边缘的距离LA、LB。12345根据其实验步骤，回答下列问题：

12345（2）如果滑块A、B组成的系统水平方向动量守恒，则在步骤D中，若测量

出LA＞LB，那么A、B的质量关系为mA

mB（选填“＞”“＝”或

“＜”）。＜

12345（3）某次实验时，A、B滑块同时离开台面都落在水平地面上，为验证动

量守恒定律