2023版新教材高考物理微专题小练习专题42实验：验证动量守恒定律
专题42 实验：验证动量守恒定律
1．[2022·广东省六校第三次联考]一个物理学习小组利用图甲所示的装置和手机拍摄的连拍功能(相邻两张照片拍摄的时间间隔相同)来验证动量守恒定律．其实验步骤如下：
a．用天平测出A、B两个小球的质量m A、m B(m A>m B)；
b．把坐标纸紧贴在木板上，固定木板和斜槽在同一竖直面上，使斜槽末端保持水平，调整好手机的位置使摄像头正对坐标纸；
c．让入射小球在斜槽上的P点由静止释放，小球离开斜槽后，启动手机连拍功能进行拍摄，选择小球在空中运动时的相邻两张照片，在坐标纸上记录下小球的位置，如图乙所示；
d．更换新的坐标纸，将被碰小球放在斜槽末端，
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________；
e．两小球离开斜槽后，再次启动手机连拍功能进行拍摄，选择两球同时在空中运动时的相邻两张照片，在坐标纸上记录小球的位置，如图丙所示；
根据实验回答以下问题：
(1)把实验d补充完整；
(2)实验中放在斜槽末端的小球是________(选填“A”或“B”)；
(3)若小球碰撞过程中动量守恒，则成立的表达式为：________________(从“m A”“m B”“x0”“y0”“x1”“y1”“x2”“y2”中选择恰当的物理量表示).
2．[2020·全国卷Ⅰ]某同学用如图所示的实验装置验证动量定理，所用器材包括：气垫导轨、滑块(上方安装有宽度为d的遮光片)、两个与计算机相连接的光电门、砝码盘和砝码等．
实验步骤如下：
(1)开动气泵，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________时，可认为气垫导轨水平；
(2)用天平测砝码与砝码盘的总质量m 1、滑块(含遮光片)的质量m 2； (3)用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接，并让细线水平拉动滑块；
(4)令滑块在砝码和砝码盘的拉动下从左边开始运动，和计算机连接的光电门能测量出遮光片经过A 、B 两处的光电门的遮光时间Δt 1、Δt 2及遮光片从A 运动到B 所用的时间t 12；
(5)在遮光片随滑块从A 运动到B 的过程中，如果将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受拉力，拉力冲量的大小I ＝______，滑块动量改变量的大小Δp ＝______；(用题中给出的物理量及重力加速度g 表示)
(6)某次测量得到的一组数据为：d ＝1.000 cm ，m 1＝1.50×10－2
kg ，m 2＝0.400 kg ，Δt 1＝3.900×10－2
s ，Δt 2＝1.270×10－2
s ，t 12＝1.50 s ，取g ＝9.80 m /s 2.计算可得I ＝________
N ·s ，Δp ＝________ kg ·m ·s －1；(结果均保留3位有效数字)
(7)定义δ＝⎪⎪
⎪⎪
⎪
⎪I －Δp I ×100%，本次实验δ＝________%(保留1位有效数字).
3．[2022·江苏省徐州市期中抽测]某同学利用气垫导轨上滑块间的碰撞来验证动量守恒定律，滑块1上安装遮光片，光电计时器可以测出遮光片经过光电门的遮光时间，滑块质量可以通过天平测出，实验装置如图甲所示．
(1)游标卡尺测量遮光片宽度如图乙所示，其宽度d ＝________ cm .
(2)打开气泵，待气流稳定后，将滑块1轻轻从左侧推出，发现其经过光电门1的时间比光电门2的时间短，应该调高气垫导轨的________端(填“左”或“右”)，直到通过两个光电门的时间相等，即轨道调节水平．
(3)在滑块上安装配套的粘扣．滑块2(未安装遮光片，质量m 2＝120.3 g)静止在导轨上，轻推滑块1(安装遮光片，质量m 1＝174.5 g )，使其与滑块2碰撞，记录碰撞前滑块1经过
光电门1的时间Δt1，以及碰撞后两滑块经过光电门2的时间Δt2.重复上述操作，多次测量得出多组数据如下表：
根据表中数据在方格纸上作出
Δt2
Δt1
图线．若根据图线得到的斜率k1数值近似等
于k2＝________．(用m1、m2表示)即可验证动量守恒定律．
(4)多次试验，发现k1总大于k2，产生这一误差的原因可能是________．
A．滑块2的质量测量值偏大
B．滑块1的质量测量值偏大
C．滑块2未碰时有向右的初速度
D．滑块2未碰时有向左的初速度
专题42 实验：验证动量守恒定律
1．(1)让入射小球从P点由静止开始释放，使两球正碰(2)B
(3)m A x0＝m A x1＋m B x2
解析：(1)为了让小球入射速度不变，所以让入射小球从P点由静止开始释放，使两球
正碰；
(2)实验中放在斜槽末端的小球是被碰小球B .
(3)碰撞时应有m A v 0＝m A v A ＋m B v B ，由平抛运动规律有x ＝vt ，小球从相同高度落下，故时间相等，上式中两边同乘以t ，则有m A x 0＝m A x 1＋m B x 2.
2．(1)相等 (5)m 1gt 12 m 2⎝ ⎛⎭
⎪
⎫d Δt 2－d Δt 1
(6)0.221 0.212 (7)4
解析：(1)滑块在气垫导轨上运动时可认为阻力为零，当导轨水平放置时滑块匀速运动，遮光片通过两光电门的遮光时间相等．(5)将砝码和砝码盘所受重力作为滑块所受拉力时，由冲量定义可知I ＝m 1gt 12.滑块通过两光电门时的速度大小分别为v A ＝d Δt 1、v B ＝d
Δt 2，故此
过程中滑块动量改变量的大小为Δp ＝m 2v B －m 2v A ＝m 2⎝
⎛⎭
⎪
⎫d Δt 2－d Δt 1.(6)将数据代入上述表达
式可得I ≈0.221 N ·s 、Δp ≈0.212 kg ·m/s.(7)由定义得δ＝⎪⎪
⎪⎪
⎪
⎪I －Δp I ×100%＝4%.
3．(1)2.850 (2)左 (3)见解析图
m 1
m 1＋m 2
(4)AC
解析：(1)游标卡尺的读数为28mm ＋10×0.05 mm ＝28.50 mm ＝2.850 cm.
(2)滑块经过光电门1的时间比光电门2的时间短，说明滑块做减速运动，是由于气垫导轨左侧低造成的，应将左端调高．
(3)作出1Δt 2－1
Δt 1
图线如图所示，
若满足动量守恒，则有m 1v 1＝(m 1＋m 2)v 2，且v 1＝d Δt 1，v 2＝d
Δt 2，
整理得
1Δt 2＝m 1m 1＋m 2·1Δt 1，k 2＝m 1
m 1＋m 2
. (4)若滑块2的质量测量值偏大，则计算值k 2偏小，则有k 1>k 2，A 正确；若滑块1的质量测量值偏大，则计算值k 2偏大，则有k 1<k 2，B 错误；若滑块2未碰时有向右的初速度，
则碰后动量值偏大，即1
Δt2
偏大，则k1偏大，k1>k2，C正确；若滑块2未碰时有向左的初速
度，则碰后动量值偏小，即
1
Δt2
偏小，则k1偏小，k1<k2，D错误．。
1验证动量守恒定律(高考物理力学实验)含答案与解析
1验证动量守恒定律（高考物理力学实验）组卷老师：莫老师一．实验题（共50小题）1．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撤前后的动量关系。
图中0点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时先让入射球m1，多次从倾斜轨道上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m1，从斜轨上S位置静上释放，与小球m2相碰，并多次重复，测出碰后m1平均落地点在M点，m2平均落地点在N点，不计小球与轨道润的摩擦。
（1）实验中，不需要测量的物理量是（填选项前的符号）。
A．两个小球的质量m1、m2B．小球抛出点距地面的高度H C．小球做平抛运动的射程（2）若实验中发现m1•OM+m2•ON小于m1•OP，则可能的原因是（填选项前的符号）。
A．碰撞过程有机械能的损失B．计算时没有将小球半径考虑进去C．放上小球m2后，入射球m1从倾斜轨道上都止释放的位置比原来的低（3）若两球发生弹性正碰，则OM、ON、OP之间一定满足的关系是（填选项前的符号）。
A．OP=ON﹣OMB．2OP=ON+OMC．OP﹣ON=2OM2．用如图甲所示的装置验证动量守恒定律，小车P的前端粘有橡皮泥，后端连接通过打点计时器的纸带，在长木板右端垫放木块以平衡摩擦力，推一下小车P，使之运动，与静止的小车Q相碰粘在一起，继续运动。
（1）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A的距离。
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。
（2）测得小车P（含橡皮泥）的质量为m1，小车Q（含橡皮泥）的质量为m2，如果实验数据满足关系式，则可验证小车P、Q碰撞前后动量守恒。
（3）如果在测量小车P的质量时，忘记粘橡皮泥，则所测系统碰前的动量与系统碰后的动量相比，将（填“偏大”或“偏小”或“相等”）。
3．某实验小组利用图示装置验证动量守恒定律，光滑水平桌面上有一轻弹簧，原长很短，小球A、B将弹簧压缩至某一长度后由静止释放，A、B被弹开后沿桌面边缘飞出，落至水平地面上的M、N两点。
高中物理新教材讲义：验证动量守恒定律
4实验：验证动量守恒定律[学习目标] 1.选取合理的器材，设计合理的方案验证动量守恒定律(重点)。
2.创设系统满足动量守恒的条件。
3.掌握一维碰撞前、后速度测量的方法，并学会处理数据(重点)。
4.体会将不易测量物理量转化为易测量物理量的实验设计思想(重难点)。
一、实验思路1．动量守恒定律的适用条件：系统不受外力或者所受外力的矢量和为0。
2．实验原理：由于发生碰撞时作用时间很短，内力远大于外力，因此碰撞满足动量守恒定律的条件。
在一维碰撞的情况下，设两个物体的质量分别为m1、m2，碰撞前的速度分别为v1、v2，碰撞后的速度分别为v1′、v2′，若系统所受合外力为零，则系统的动量守恒，则m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′。
二、进行实验方案1：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒1．实验装置：如图所示实验器材：气垫导轨、数字计时器、天平、滑块(两个)、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥、挡光片等。
2．物理量的测量(1)质量的测量：用天平测量两滑块的质量m1、m2。
(2)速度的测量：v＝dΔt，式中的d为滑块上挡光片的宽度，Δt为数字计时器显示的滑块上的挡光片经过光电门的时间。
(3)碰撞情景的实现：利用弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥设计各种类型的碰撞，利用在滑块上加重物的方法改变碰撞物体的质量。
3．本实验研究以下几种情况(1)滑块碰撞后分开。
(2)滑块碰撞后粘连。
(3)静止的两滑块被反向弹开。
4．实验步骤：(以上述3中第(1)种情况为例)(1)安装气垫导轨，接通电源，给导轨通气，调节导轨水平。
(2)在滑块上安装好挡光片、弹性碰撞架、光电门等，测出两滑块的质量m1和m2。
(3)用手拨动滑块使其在两数字计时器之间相碰．滑块反弹越过数字计时器之后，抓住滑块避免反复碰撞．读出两滑块经过两数字计时器前后的4个时间。
(4)改变碰撞速度，或采用运动滑块撞击静止滑块等方式，分别读出多组数据，记入表格。
2025年高考物理一轮总复习(提升版)实验八验证动量守恒定律
。
高中总复习·物理(提升版)
三步稳解题
（1）分析实验目的：验证对心碰撞过程中的动量守恒定律。
（2）确定实验原理：碰撞后瞬间甲和乙的合动量如果与碰撞前瞬间
甲的动量相等，则甲、乙碰撞过程中动量是守恒的。
（3）制定数据处理方案：本实验没有直接测量碰撞前后硬币的速
度，而是测量出了硬币的滑动距离，通过动能定理表示出速
度，验证是否满足m1v0＝m1v1＋m2v2。
答案：（1）一元
意一条即可）
（2） 20
2
（3）
1
（4）见解析（任
高中总复习·物理(提升版)
解析：（1）要使两硬币碰后都向右运动，硬币甲的质量应大于
硬币乙的质量，由于一元硬币的质量大于一角硬币的质量，所
以甲选用的是一元硬币。
（2）设碰撞前甲到O点时速度的大小为v0，甲从O点到停止处P
m1 0 ＝m1 1 ＋m2 2 ，整理得
0 − 1
2
＝ 。
2
1
高中总复习·物理(提升版)
（4）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的原因：①可能两个硬币厚度不同，两硬币重心连线与水平
面不平行；②两硬币碰撞内力不远大于外力，动量只是近似守
恒，即如果摩擦力非常大，动量只是近似守恒。
点的过程中只有摩擦力做功，由动能定理得－μm1gs0＝0－
1
m10 2 ，解得v0＝
2
20 。
20 ，即甲碰撞前到O点时速度的大小为
高中总复习·物理(提升版)
（3）若甲、乙碰撞过程中满足动量守恒，设甲碰撞后速度的大
小为v1，甲从O点运动到停止处M点的过程中只有摩擦力做功，
1
实验：验证动量守恒定律+课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版(2019)选择性必修第一册
12m1v12+12m2v22= 0.016J
在两个滑块相互碰撞的端面装上弹性碰撞架，滑块碰撞 后随即分开，碰撞前后动量守恒，动能大小也不改变。
乙:滑块碰撞后粘连
碰撞前
碰撞后
质量 速度
m1=0.10kg V1=0.64m/s
m2=0.15kg V2=0.2m/s
m1=0.10kg m2=0.15kg V1=0.373m/s V2=0.373m/s
碰撞前
质量 速度
m1=0.10kg V1=0.4m/s
m2=0.10kg V2=0
mv m1v1+m2v2= 0.04kg·m/s
12mv2 12m1v12+12m2v22= 0.016J
碰撞后
m1=0.10kg m2=0.10kg
V1=0
V2=0.4m/s
m1v1+m2v2= 0.04kg·m/s
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，连在小车的后面。让小车A运动，小 车B静止。在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥， 碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两个小车连接成一体。
如何测量物体的速度？
通过纸带测出它们碰撞前后的速度。
保证两
绳等长
θ
β
A B
AB
设摆绳长为L，测出摆角θ和β， 机械能守恒可得速度为
碰后粘 到一起
小结：
1.碰撞前后摆球速度的大小可从摆线的摆角反映出来，所以方 便准确地测出碰撞前后摆线的摆角大小是实验的关键. 2.根据机械能守恒定律计算碰撞前后摆球的速度与摆的角度的 关系. 3.实验时应注意，两小球静止时球心应在同一水平线上，且刚 好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直平 面内.
2025年高考人教版物理一轮复习专题训练—实验八验证动量守恒定律 附答案解析
2025年⾼考⼈教版物理⼀轮复习专题训练—实验八：验证动量守恒定律(附答案解析)1.(2022·天津卷·9(1))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、P。
(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，某次测量的结果如图所⽰，其读数为______ mm。
(2)下列关于实验的要求哪个是正确的______。
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__________、__________。
(填落点位置的标记字母)2．(2023·江苏省扬州中学期中)某⼩组⽤如图甲所⽰的装置验证动量守恒定律。
(1)关于橡⽪泥在本实验中的作⽤，下列说法正确的是________。
A．改变⼩车的质量B．在两车碰撞时起到缓冲作⽤，防⽌撞坏⼩车C．若在两个⼩车的碰撞端分别贴上尼龙搭扣(魔术贴)，可起到相同的作⽤(2)关于实验的操作，下列说法正确的是______。
A．实验前应微调⽊板的倾斜程度，使⼩车P能静⽌在⽊板上B．接通打点计时器电源后，应将⼩车P由静⽌释放C．与⼩车P碰撞前，⼩车Q应静⽌在⽊板上的适当位置D．加砝码以改变⼩车质量再次实验，必须再次调整⽊板倾⾓(3)打点计时器每隔0.02 s打⼀次点，实验得到的⼀条纸带如图⼄所⽰，已将各计数点之间的距离标在图上。
则⼩车P碰撞前的速度为______ m/s。
(计算结果保留三位有效数字)(4)测得⼩车P的总质量为m1，⼩车Q的总质量为m2，图⼄中AB、BC、CD、DE四段长度分别为x1、x2、x3、x4，为了验证动量守恒定律，需要验证的表达式是__________________________。
第七章 微专题56 实验：验证动量守恒定律-2025年高中物理《加练半小时》新教材版
第七章动量守恒定律微专题56实验：验证动量守恒定律1．无论采用哪一种实验方案进行验证，都要把m、v测量出来，或用其他量把m、v表示出来，进而比较前后状态的动量大小。
2.若需判定是否为弹性碰撞，还要列出机械能守恒表达式。
1．(2024·湖北省阶段检测)两实验小组想验证动量守恒定律，第一组采用传统的如图甲所示的“碰撞实验装置”验证两小球碰撞前后的动量是否守恒；第二组设计了如图乙所示利用固定了两个光电门的气垫导轨验证两滑块碰撞前后的动量是否守恒。
第一组主要操作步骤如下：①安装好实验装置，使A球多次从斜轨上同一位置P由静止释放，找到其平均落地点的位置E；②将与A球半径相同的B球静置于水平轨道的末端点，再将A球从斜轨上位置P由静止释放，多次重复上述过程，分别找到碰后A球和B球的平均落点的位置D和F；③O为轨道末端点在地面的投影点，用刻度尺测量出水平射程OD、OE、OF，分别记为x1、x2、x3。
已知A球和B球的质量分别为m A、m B。
第二组主要操作步骤如下：①在气垫导轨上固定光电门1和光电门2，滑块M和N质量之比为1∶2，两滑块上固定宽度均为d的遮光片；②调节气垫导轨水平；③推动两滑块M和N分别由气垫导轨的左右两侧开始滑动，经测量，滑块M和N通过光电门1、2的遮光时间分别为Δt1和Δt2，两滑块发生碰撞后又先后通过两光电门1、2的遮光时间分别为Δt3和Δt4。
(1)第一组实验，当表达式________成立时，即说明A 球和B 球在碰撞过程中动量守恒；(用m A 、m B 、x 1、x 2、x 3表示)(2)第一组实验，当表达式________成立时，即说明A 球和B 球发生的是弹性碰撞；(3)第二组实验，当表达式________成立时，即说明滑块M 和N 在碰撞过程中动量守恒；(用题中所给字母符号表示)(4)第二组实验，当表达式________成立时，即说明滑块M 和N 在碰撞过程中发生的是弹性碰撞。
2023年新教材高中物理第1章动量守恒定律4实验：验证动量守恒定律课件新人教版选择性必修第一册
a．__________________________________； b．__________________________________.
②碰撞前滑块1的速度v1为________m/s；碰撞后滑块1的速度v2为 ________m/s；滑块2的速度v3为________m/s.(结果保留两位有效数字)
(3)由动量守恒定律得 mAvA＝mAvA′＋mBvB′，化简可得mt1A＝mt3A＋mt2B.
实验数据处理
例2 某同学设计了一个用打点计时器“探究碰撞中的不变量”的 实验，在小车A的前端粘有橡皮泥，设法使小车A做匀速直线运动，然 后与原来静止的小车B相碰并黏在一起继续做匀速运动，如图所示．在 小车A的后面连着纸带，电磁打点计时器的频率为50 Hz.
③在两个滑块的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时撞针插入橡 皮泥中，将两个滑块连成一体运动(图丙)，这样可以得到能量损失很大 的碰撞．
方案2：利用等长悬线悬挂大小相同的小球实现一维碰撞． 实验装置如图所示：
(1)质量的测量：用天平测量质量． (2)速度的测量：可以测量小球被拉起的角度，根据机械能守恒定律 算出小球碰撞前对应的速度；测量碰撞后两小球分别摆起的对应角度， 根据机械能守恒定律算出碰撞后对应的两小球的速度． (3)不同碰撞情况的实现：用贴胶布的方法增大两小球碰撞时的能量 损失．
③在误差允许的范围内，通过本实验，同学们可以探究出哪些物理 量是不变的？通过对实验数据的分析说明理由．(至少回答2个不变量)
a．___________________________________； b．____________________________.
【答案】(2)①a.大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差 b．保证两个滑块的碰撞是一维的
(完整版)高中物理力学学实验验证动量守恒定律(实验+练习)
实验：验证动量守恒定律一．实验原理在一维碰撞中，测出物体的质量m 和碰撞前后物体的速率v 、v ′，找出碰撞前的动量p ＝m 1v 1＋m 2v 2及碰撞后的动量p ′＝m 1v ′1＋m 2v ′2，看碰撞前后动量是否守恒．二．实验方案方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验(1)测质量：用天平测出滑块质量．(2)安装：正确安装好气垫导轨．(3)实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度(①改变滑块的质量．②改变滑块的初速度大小和方向)．(4)验证：一维碰撞中的动量守恒．方案二：利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验(1)测质量：用天平测出两小球的质量m 1、m 2.(2)安装：把两个等大小球用等长悬线悬挂起来．(3)实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰．(4)测速度：可以测量小球被拉起的角度，从而算出碰撞前对应小球的速度，测量碰撞后小球摆起的角度，算出碰撞后对应小球的速度．(5)改变条件：改变碰撞条件，重复实验．(6)验证：一维碰撞中的动量守恒．方案三：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验(1)测质量：用天平测出两小车的质量.(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，把两小车连接成一体运动．(4)测速度：通过纸带上两计数点间的距离及时间由v ＝Δx Δt算出速度． (5)改变条件：改变碰撞条件，重复实验．(6)验证：一维碰撞中的动量守恒．方案四：利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律(1)用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球．(2)按照如图所示安装实验装置，调整固定斜槽使斜槽底端水平．(3)白纸在下，复写纸在上，在适当位置铺放好．记下重垂线所指的位置O .(4)不放被撞小球，让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复10次．用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心P 就是小球落点的平均位置．(5)把被撞小球放在斜槽末端，让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次．用步骤(4)的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置M 和被碰小球落点的平均位置N .如图所示．(6)连接ON ，测量线段OP 、OM 、ON 的长度．将测量数据填入表中．最后代入m 1OP ＝m 1OM ＋m 2ON ，看在误差允许的范围内是否成立．(7)整理好实验器材放回原处．(8)实验结论：在实验误差范围内，碰撞系统的动量守恒．三、练习巩固1.用半径相同的小球1和小球2的碰撞验证动量守恒定律，实验装置如图所示，斜槽与水平槽圆滑连接。
动量守恒实验
验证动量守恒定律一、实验原理m1v1+m2v2=m1v1 +m2v2二、实验方法控制变量法三、实验分类1、气垫导轨型2、摆球型3、斜面型4、斜槽型四、实验过程——以斜槽型为例（常考）1、用天平测出两小球的质量，并选定质量较大的小球作为入射小球。
2、安装实验装置，注意时斜槽底端水平。
3、白纸在下，复写纸在上，在适当的位置放好，记下中垂线所在的位置O。
4、不放被撞小球，让入射小球从斜槽上某固定高度静止释放，重复多次，用圆规画尽量小的圆将所有的落点圈在里面，则圆心位置P即为小球落点的平均位置。
5、把被撞小球放置斜槽末端，让小球由同一释放点静止释放，使其碰撞，重复多次，用上述方法测量出入射小球和被撞小球的落点位置，标记为“M”和“N”。
6、连接ON，测量线段L OM、L OP和L ON的长度实验结果：验证M L OP与M L OM+m L ON是否相等五、注意事项1、入射小球质量M大于被撞小球m，即M>m。
2、两个小球大小相等。
3、斜槽末端切线水平。
4、小球每次应由同一点静止释放。
经典例题1、某同学采用如图所示的装置，利用A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律．图中MN是斜槽，N R为水平槽．实验时先使A球从斜槽上某一固定位置由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹．重复上述操作10次，得到10个落点痕迹平均位置P；再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从固定位置由静止开始滚下，与B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹．重复这种操作10次得到10个落点痕迹平均位置E、F．（1）若A球质量为m1，半径为r1；B球质量为m2，半径为r2，则 （单选）A．m1＞m2r1＞r2B．m1＞m2r1＜r2C．m1＞m2r1=r2D．m1＜m2r1=r2（2）以下提供的器材中，本实验必需的是 （单选）A．刻度尺B．打点计时器C．天平D．秒表（3）设A球的质量为m1，B球的质量为m2，则本实验验证动量守恒定律的表达式为（用装置图中的字母表示） ．2、某同学用如图所示装置探究A、B两球在碰撞中动量是否守恒．该同学利用平抛运动测量两球碰撞前后的速度，实验装置和具体做法如下，图中P Q是斜槽，QR为水平槽．实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滑下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹．重复上述操作10次，得到10个落点痕迹．再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G 由静止开始滑下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹．重复这种操作10次，并画出实验中A、B两小球落点的平均位置．图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点，E、F、J是实验中小球落点的平均位置．①为了使两球碰撞为一维碰撞，所选两球的直径关系为：A 球的直径 B 球的直径（“大于”、“等于”或“小于”）；为减小实验误差，在两球碰撞后使A 球不反弹，所选用的两小球质量关系应为m A m B （选填“大于”、“等于”或“小于”）；②在以下选项中，本次实验必须进行的测量是 ；A ．水平槽上未放B 球时，A 球落点位置到O 点的距离B ．A 球与B 球碰撞后，A 球、B 球落点位置分别到O 点的距离C ．A 球和B 球在空中飞行的时间D ．测量G 点相对于水平槽面的高③已知两小球质量m A 和m B ，该同学通过实验数据证实A 、B 两球在碰撞过程中动量守恒，请你用图中的字母写出该同学判断动量守恒的表达式是 ．光说不练，等于白干1、在“探究碰撞中的不变量”实验中，装置如图所示，两个小球的质量分别为m A 和m B ．（1）现有下列器材，为完成本实验，哪些是必需的？请将这些器材前面的字母填在横线上 ．A ．秒表B ．刻度尺C ．天平D ．圆规（2）如果碰撞中动量守恒，根据图中各点间的距离，则下列式子可能成立的有 ． A. MP ON m m B A B. MP OM m m B A C. MN OP m m B A D.MNOM m m B A 2、如图1所示，在做“碰撞中的动量守恒”实验中．（1）下面是本实验部分测量仪器或工具，需要的是 ．A ．秒表B ．天平C ．刻度尺D ．弹簧秤（2）完成本实验，下列必须要求的条件是 ．A．斜槽轨道末端的切线必须水平B．入射球和被碰球的质量必须相等C．入射球和被碰球大小必须相同D．入射球每次不必从轨道的同一位置由静止滚下（3）某次实验中用游标卡尺测量小球的直径，如图2所示，该小球的直径为 mm．（4）某次实验中得出的落点情况如图3所示，假设碰撞过程中动量守恒，则入射小球质量m1和被碰小球质量m2之比为 ．3、如图1所示，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：先安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重垂线所指的位置O．接下来的实验步骤如下：步骤1：不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上．重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置；步骤2：把小球2放在斜槽前端边缘位置B，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞．重复多次，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置；步骤3：用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度．（1）对于上述实验操作，下列说法正确的是A．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下B．斜槽轨道必须光滑C．斜槽轨道末端必须水平D．小球1质量应大于小球2的质量（2）上述实验除需测量线段OM、OP、ON的长度外，还需要测量的物理量有 ．A．A、B两点间的高度差h1B．B点离地面的高度h2C．小球1和小球2的质量m1、m2D．小球1和小球2的半径r（3）当所测物理量满足表达式 （用所测物理量的字母表示）时，即说明两球碰撞遵守动量守恒定律．如果还满足表达式 （用所测物理量的字母表示）时，即说明两球碰撞时无机械能损失．（4）完成上述实验后，某实验小组对上述装置进行了改造，如图2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，重复实验步骤1和2的操作，得到两球落在斜面上的平均落点M′、P′、N′．用刻度尺测量斜面顶点到M′、P′、N′三点的距离分别为l1、l2、l3．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、某同学设计了一个用打点计时器验证动量守恒定律的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并黏合成一体．继续做匀速运动，他设计的具体装置如图（a）所示，在小车A后接着纸带，电磁打点计时器电源频率为50Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力．（1）若已得到打点纸带如图（b），并将测得的各计数点间距离标在图上，A为运动起始的第一点，则应选 段起计算A的碰前速度，应选 段来计算A和B碰后的共同速度（以上两格填“AB”或“BC”或“DC”或“DE”）（2）已测得小车A的质量m1=0.40kg，小车B的质量m2=0，20kg，由测量结果可得：碰前总动量=kg•m/s，碰后总动量=kg•m/s．5、气垫导轨是常用的一种实验仪器．它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦．我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨以及滑块A和B来验证动量守恒定律，实验装置如图所示（弹簧的长度忽略不计），采用的实验步骤如下：a．用天平分别测出滑块A、B的质量m A、m B．b．调整气垫导轨，使导轨处于水平．c．在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上．d．用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1．e．按下电钮放开卡销，同时使分别记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作．当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时停止计时，记下A、B分别到达C、D的运动时间t1和t2．（1）实验中还应测量的物理量是．（2）利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是，上式中算得的A、B两滑块的动量大小并不完全相等，产生误差的原因可能是 （至少写出两点）（3）利用上述实验数据是否可以测出被压缩弹簧的弹性势能的大小？（填“可以”或“不可以”）6、某小组用如图所示的装置验证动量守恒定律．装置固定在水平面上，圆弧形轨道下端切线水平．两球半径相同，两球与水平面的动摩擦因数相同．实验时，先测出A、B两球的质量m A、m B，让球A多次从圆弧形轨道上某一位置由静止释放，记下其在水平面上滑行距离的平均值x0，然后把球B静置于轨道下端水平部分，并将A从轨道上同一位置由静止释放，并与B相碰，重复多次．①为确保实验中球A不反向运动，则m A、m B应满足的关系是；②写出实验中还需要测量的物理量及符号： ；③若碰撞前后动量守恒，写出动量守恒的表达式： ；④取m A=2m B，x0=1m，且A、B间为完全弹性碰撞，则B球滑行的距离为 ．。
高考物理一轮复习专项训练及答案解析—实验八：验证动量守恒定律
高考物理一轮复习专项训练及答案解析—实验八：验证动量守恒定律1．(2023·云南省昆明一中高三检测)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．(2023·云南省昆明一中高三检测)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，但是可以通过仅测量________(填选项前的字母)，间接地解决这个问题；A．小球开始释放高度hB．小球抛出点距地面的高度HC．小球做平抛运动的水平位移D．小球的直径(3)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C处由静止滚下．记录纸上的O点是铅垂线所指的位置，M、P、N分别为落点的痕迹，未放B球时，A球落地点是记录纸上的________点；放上B球后，B球的落地点是记录纸上的________点；(4)释放多次后，取各落点位置的平均值，测得各落点痕迹到O点的距离：OM＝13.10 cm，OP＝21.90 cm，ON＝26.04 cm.用天平称得入射小球A的质量m1＝16.8 g，被碰小球B的质量m2＝5.6 g．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)OP/m OM/m ON/m碰前“总动量”p/(kg·m) 碰后“总动量”p′/(kg·m)0.219 00.131 00.260 4 3.68×10－3__________根据上面表格中的数据，你认为能得到的结论是__________________________________；(5)实验中，关于入射小球在斜槽上释放点的高低对实验影响的说法中正确的是________．A．释放点越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，误差越小B．释放点越低，两球碰后水平位移越小，水平位移测量的相对误差越小，两球速度的测量越准确C．释放点越高，两球相碰时，相互作用的内力越大，碰撞前后动量之差越小，误差越小D．释放点越高，入射小球对被碰小球的作用力越大，轨道对被碰小球的阻力越小2．某同学设计了一个用打点计时器验证动量守恒定律的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动．然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动，他设计的具体装置如图甲所示．在小车A后连着纸带，电磁打点计时器所用的电源频率为50 Hz，长木板下垫着小木片用以补偿阻力．(1)若已得到打点纸带，测得各计数点间距如图乙所示，A为运动起始的第一点，则应选______段来计算A车的碰前速度，应选________段来计算A车和B车碰后的共同速度．(以上两空均选填“AB”“BC”“CD”或“DE”)(2)已测得小车A的质量m1＝0.40 kg，小车B的质量m2＝0.20 kg，由以上测量结果可得，碰前总动量为______ kg·m/s；碰后总动量为________ kg·m/s(结果保留小数点后3位)．由上述实验结果得到的结论是：_______________________________________________________________________________________________________________________________. 3．(2023·福建福州市模拟)某地中学生助手设计了一个实验演示板做“探究碰撞中的不变量”的实验，主要实验步骤如下：①选用大小为120 cm×120 cm的白底板竖直放置，悬挂点为O，并标上如图所示的高度刻度；②悬挂点两根等长不可伸长的细绳分别系上两个可视为质点的A摆和B摆，两摆相对的侧面贴上双面胶，以使两摆撞击时能合二为一，以相同速度一起向上摆；③把A摆拉到右侧h1的高度，释放后与静止在平衡位置的B摆相碰．当A、B摆到最高点时读出摆中心对应的高度h2；回答以下问题：(1)若A、B两摆的质量分别为m A、m B，则验证动量守恒的表达式为______________________(用上述物理量字母表示)．(2)把A摆拉到右侧的高度为0.8 m，两摆撞击后一起向左摆到的高度为0.2 m，若满足A摆质量是B摆质量的________倍，即可验证系统动量守恒，从而可以得出A摆碰前初动能为碰后两摆损失机械能的________倍．4．(2023·云南省昆明一中模拟)现利用图(a)所示的装置验证动量守恒定律．在图(a)中，气垫导轨上有A、B两个滑块，滑块A右侧带有一弹簧片，左侧与连接打点计时器(图中未画出)的纸带相连；滑块B左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间．实验测得滑块A(包括弹簧片)的质量m1＝0.310 kg，滑块B(包括弹簧片和遮光片)的质量m2＝0.108 kg，遮光片的宽度d＝1.00 cm，打点计时器所用交流电的频率f＝50.0 Hz.将光电门固定在滑块B的右侧，启动打点计时器，给滑块A一向右的初速度，使它与B相碰．碰后光电计时器显示的时间为Δt B＝3.500 ms，碰撞前后打出的纸带如图(b)所示．根据图(b)中所标数据，可分析推断出碰撞发生在______间，A滑块碰撞前的速度为____ m/s，B滑块碰撞前的速度为________ m/s, A滑块碰撞后的速度为________ m/s，B滑块碰撞后的速度为________ m/s.(结果保留三位有效数字)5．某同学利用如图所示的装置进行“验证动量守恒定律”的实验，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.(1)下列说法正确的是________．A．小球a的质量一定要大于小球b的质量B．弹簧发射器的内接触面及桌面一定要光滑C．步骤②③中入射小球a的释放点位置一定相同D．把小球轻放在桌面右边缘，观察小球是否滚动来检测桌面右边缘末端是否水平(2)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(3)用(2)中所测的物理量来验证两球碰撞过程中动量是否守恒，当满足关系式____________时，则证明a、b两球碰撞过程中动量守恒．答案及解析1．(1)2.14 (2)C (3)P N(4)3.66×10－3 在实验误差允许范围内，可认为系统在碰前和碰后的“动量”守恒 (5)C 解析 (1)球的直径d ＝21 mm ＋4×0.1 mm ＝21.4 mm ＝2.14 cm.(2)小球离开轨道后做平抛运动，因为小球抛出点的高度相等，它们在空中的运动时间相等，小球的水平位移与小球抛出的初速度成正比，可以用小球的水平位移代替其初速度，所以C 正确．(3)A 球和B 球相撞后，B 球的速度增大，A 球的速度减小，所以碰撞后A 球的落地点距离O 点最近，B 球的落地点距离O 点最远，所以P 点是未放B 球时A 球的落地点，N 点是放上B 球后B 球的落地点．(4)碰后“总动量”p ′＝m 1OM ＋m 2ON ＝0.016 8×0.131 0 kg·m ＋0.005 6×0.260 4 kg·m ≈3.66×10－3 kg·m则可知碰撞前、后“总动量”近似相等，在实验误差允许范围内，可认为系统在碰前和碰后的“动量”守恒．(5)入射小球的释放点越高，入射球碰撞前的速度越大，相撞时内力越大，阻力的影响相对越小，可以较好地满足动量守恒的条件，也有利于减小测量水平位移时的相对误差，从而使实验的误差减小，C 正确．2．(1)BC DE (2)0.420 0.417 A 、B 碰撞过程中，在误差允许范围内，系统动量守恒 解析 (1)小车A 碰前运动稳定时做匀速直线运动，所以选择BC 段计算A 碰前的速度；两小车碰后粘在一起仍做匀速直线运动，所以选择DE 段计算A 和B 碰后的共同速度．(2) 碰前小车A 的速度为v 0＝BC t ＝0.105 05×0.02 m/s ＝1.050 m/s 则碰前两小车的总动量为p ＝m 1v 0＋0＝0.40×1.050 kg·m/s ＝0.420 kg·m/s碰后两小车的速度为v ＝DE t ＝0.069 55×0.02m/s ＝0.695 m/s 则碰后两小车的总动量为p ′＝(m 1＋m 2)v ＝(0.40＋0.20)×0.695 kg·m/s ＝0.417 kg·m/s由上述实验结果得到的结论是：A 、B 碰撞过程中，在误差允许范围内，系统动量守恒．3．(1)m A h 1＝(m A ＋m B )h 2(2)1 2解析 (1)由机械能守恒定律可得m A gh 1＝12m A v 12，得碰前速度v 1＝2gh 1，由(m A ＋m B )gh 2＝12(m A ＋m B )v 22，得碰后速度v 2＝2gh 2，根据动量守恒可知需要验证的表达式为m A h 1＝(m A ＋m B )h 2.(2)把数据代入上述验证表达式可得m A ＝m B ，即若满足A 摆的质量是B 摆的质量的1倍，即可验证系统动量守恒；根据动量守恒定律有m A v 1＝(m A ＋m B )v 2，根据能量守恒定律有12m A v 12＝12(m A ＋m B )v 22＋ΔE ，联立解得ΔE ＝14m A v 12，即A 摆碰前初动能为碰后两摆损失机械能的2倍．4．EF 2.00 0 0.970 2.86解析 由于A 滑块与气垫导轨间的摩擦力非常小，所以除了碰撞过程，A 滑块运动过程因摩擦力产生的加速度非常小，在相同时间内相邻位移的差值也非常小，根据图(b)中所标数据，可看出只有EF 间的位移相比相邻间的位移变化比较明显，故碰撞发生在EF 间； A 滑块碰撞前的速度为v A ＝x FG T ＝4.00×10－20.02m/s ＝2.00 m/s, B 滑块碰撞前的速度为0，A 滑块碰撞后的速度为v A ′＝x DE T ＝1.94×10－20.02 m/s ＝0.970 m/s ，B 滑块碰撞后的速度为v B ′＝d Δt B＝1.00×10－23.500×10－3m/s ≈2.86 m/s. 5．(1)AD (2)BD(3) m 1h 2＝m 1h 3＋m 2h 1 解析 (1)小球a 的质量一定要大于小球b 的质量，以防止入射球碰后反弹，选项A 正确；弹簧发射器的内接触面及桌面不一定要光滑，只要a 球到达桌边时速度相同即可，选项B 错误；步骤②③中入射小球a 的释放点位置不一定相同，但是步骤③④中入射小球a 的释放点位置一定要相同，选项C 错误；把小球轻放在桌面右边缘，观察小球是否滚动来检测桌面右边缘末端是否水平，选项D 正确．(2)小球离开桌面右边缘后做平抛运动，设其水平位移为L ，则小球做平抛运动的时间t ＝L v 0小球的竖直位移h ＝12gt 2 联立解得v 0＝L g 2h碰撞前入射球a 的水平速度v 1＝L g 2h 2碰撞后入射球a 的水平速度v 2＝L g 2h 3碰撞后被碰球b 的水平速度v 3＝L g 2h 1如果碰撞过程系统动量守恒，则m 1v 1＝m 1v 2＋m 2v 3即m 1·L g 2h 2＝m 1·L g 2h 3＋m 2·L g 2h 1， 整理得m 1h 2＝m 1h 3＋m 2h 1 则要测量的物理量是：小球a 、b 的质量m 1、m 2和小球在木板上的压痕P 1、P 2、P 3分别与P 之间的竖直距离h 1、h 2、h 3，故选B 、D. (3)由以上分析可知当满足关系式m 1h 2＝m 1h 3＋m 2h 1时，则证明a 、b 两球碰撞过程中动量守恒．。