第6章 实验7 验证动量守恒定律-【状元桥】2026高考物理一轮总复习（湖北专版）

高考总复习物理 g×如teg9-a0+品， sindcose 当an=tang时，机器人做的功最少，此 时tan0=2,W=90J. (3)由第(2)问可知，机器人以做功最少 的方式跳到B木板左端时，机器人离开 A木板的速度u=5m/s,则00g n/s,,'-3m/s,A木板以速 /15 2 度a'-315 2 m/s向左做匀速直线运 动；机器人跳上B木板的过程，机器人 与木板B、C组成的系统水平方向动量 守恒，则有Mucos0=(2m十MDB, 解得=3⑤ m/s,此后，C木板以速 10 度uc=%=3⑤ 30m/s向右做匀速直线 运动，机器人从离开A木板到落在B木 板所月时间1=公0=西s:时间 g 内，A木板的位移x4'=at=45m,此时 木板A、B之间的距离xB=xA十xA'= 1.5m十4.5m=6.0m,设机器人连续 不停地3次等间距跳到B木板右端的 过程中，每一次从起跳到落在B木板上 的时间为to,则每次跳到落下，木板A、B 之间的距离均减小△x=g,则有△r= UB'to-vA'to, 解得起跳后B木板的速度VB'的表达式 为g-名+3西，方向向左：设每次机 to 器人在B木板上起跳的水平速度为Vz, 则对机器人和B木板组成的系统，水平 方向由动量守恒定律有(M十m)B= Muz一mB, 解得4的表达式为4，=2+9 3 10;又由 题意可知机器人连续3次起跳后，最终落在 B木板的右端，则有lg=(B'十u)·3, 解得。的表达式为6=⑤一8⑤ 108 所以有xAc=(A'十C)·3t十xB十lB 解得xAC= 图圈a1.5m(290J3)ze=子4e [例3]AD[例4]B [针对训练5]B [针对训练6]答案4 Eh 实验七验证动量守恒定律 常见考法·逐点练通 [例1]答案(1)> （2)maxp=maxM十 miIN 小球离开斜槽末端做平抛运动的 时间相同，因此水平位移与初速度成正比 [针对训练1]答案(1)C(3)m1·OP= m1·OM+m2·ONm1·OP2=m1· OP+m2·ON2 [针对训练2]答案(1)BCDE (2)0.4200.417 [例2]答案(1)相等 (5)migti2 d tz\△t2 d △ti (6)0.2210.212 (7)4 [针对训练3]答案(1)1.195(1.193~ 1.197均可)(2)保证碰撞后滑块A不 反弹(3)4(4必-必+ t2 [针对训练4幻答案(1)立柱高h桌面离水 平地面的高度H(2)2m1√a-h= 2mwb-五+m√H+元第六章动量守恒定律 针对训练5)如图所示，质量为M的木块 针对训练6如图所示，质量为m的炮弹 位于光滑水平面上，在木块与墙之间用轻 运动到水平地面O点正上方时速度沿水 弹簧连接，开始时木块静止在A位置.现 平方向，离地面高度为h,炮弹动能为E, 有一质量为m的子弹以水平速度a射向 此时发生爆炸，炮弹炸为质量相等的两部 木块并嵌入其中，则当木块回到A位置 分，两部分的动能之和为2E,速度方向仍 时的速度？以及此过程中墙对弹簧的冲 沿水平方向，爆炸时间极短，重力加速度 量I的大小分别为 为g,不计空气阻力和火药的质量，求炮 弹的两部分落地点之间的距离 600000W00 h A件m=0 0 muo,I=2mv B.v一M什m m,I=m C.v一M+m +m 友情 D="7,1=2m 提示 完成课时达标：第六章第2讲 115 实验七 验证动量守恒定律 实验理论 理清弄明 一、实验目的 2.实验步骤 验证碰撞中的动量守恒. (1)测质量：用天平测出滑块质量， 二、实验原理 (2)安装：正确安装好气垫导轨，如图所示 在一维碰撞中，测出相碰的两物体的质量 m1和2及碰撞前、后两物体的速度、 及1、2，找出碰撞前的动量p=m十 m22及碰撞后的动量p'=m11十m2v2,看 (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 碰撞前、后动量是否守恒. (①改变滑块的质量；②改变滑块的初速度 三、实验方案 大小和方向). 方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验 (4)验证：一维碰撞中的动量守恒。 1.实验器材 3.数据处理 气垫导轨、光电计时器、天平、滑块（两个）、 重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞 (1)滑块速度的测量：0=名，式中4x为滑 针、橡皮泥等 块挡光片的宽度（仪器说明书上给出，也可 高考总复习物理 直接测量)，△t为光电计时器显示的滑块 (2)安装：安装实验装置如图所示.调整固定 (挡光片)经过光电门的时间. 斜槽使斜槽底端水平. (2)验证的表达式：m)十%边=m心十2. 射小球 方案二：利用两辆小车完成一维碰撞实验 被碰小球 1.实验器材 光滑长木板、打点计时器、纸带、小车（两 自纸 个)、天平、撞针、橡皮泥. 复写纸 2.实验步骤 (3)铺纸：白纸在下，复写纸在上且在适当位 (1)测质量：用天平测出两小车的质量， 置铺放好.记下铅垂线所指的位置O (2)安装：将打点计时器固定在光滑长木板 (4)单球找点：不放被撞小球，每次让入射小 的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车 球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复 的后面，在两小车的碰撞端分别装上撞针和 10次.用圆规画尽量小的圆把所有的小球 橡皮泥，如图所示。 落点圈在里面.圆心P就是小球落点的平 均位置。 (5)碰撞找点：把被撞小球放在斜槽末端，每 (3)实验：接通电源，让小车A运动，小车B 次让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，使 116 静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两 它们发生碰撞，重复实验10次.用步骤(4) 小车连接成一体运动. 的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置 (4)改变条件重复实验：①改变小车A的初 M和被撞小球落点的平均位置N,如图所 速度；②改变两小车的质量 示.改变入射小球的释放高度，重复实验， (5)验证：一维碰撞中的动量守恒. 3.数据处理 (1)小车速度的测量：通过纸带上两计数点 3.数据处理 (1)小球水平射程的测量：连接ON,测量线 间的距离及时间，由一公计算 段OP、OM、ON的长度. (2)验证的表达式：m=(m十m2)2. (2)验证的表达式：m1·OP=m1·OM+ 方案三：利用斜槽滚球完成一维碰撞实验 m2·ON. 1.实验器材 方案四：利用等长摆球完成一维碰撞实验 斜槽、大小相等质量不同的小球两个、铅垂 1.实验器材 线一条、白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规、 带细线的摆球（两套，等大不等重）、铁架台、 三角板 天平、量角器、刻度尺、游标卡尺、胶布等 2.实验步骤 2.实验步骤 (1)测质量：用天平测出两小球的质量，并选 (1)测质量和直径：用天平测出小球的质量 定质量大的小球为入射小球， m1、m2,用游标卡尺测出小球的直径d. 第六章动量守恒定律 (2)安装：把小球用等长悬线悬挂起来，并用 五、注意事项 刻度尺测量悬线长度. 1.前提条件：碰撞的两物体应保证“水平”和 (3)实验：一个小球静止，拉起另一个小球， “正碰” 放下时它们相碰， 2.方案提醒 (4)测角度：用量角器测量小球被拉起的角 (1)若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导 度和碰撞后两小球摆起的角度， 轨时，注意利用水平仪确保导轨水平 (5)改变条件重复实验：①改变小球被拉起 (2)若利用摆球进行实验，两小球静放时球心 的角度；②改变摆长。 应在同一水平线上，且刚好接触，摆线竖直，将 3.数据处理 小球拉起后，两条摆线应在同一竖直面内， (1)摆球速度的测量：w=√2gh,式中h为小 (3)若利用长木板进行实验，可在长木板下 球释放时（或碰撞后摆起）的高度，h可由摆 垫一小木片用以平衡摩擦力 角和摆长+)计算出。 (4)若利用斜槽小球碰撞应注意： (2)验证的表达式：m1=m11十m22. ①斜槽末端的切线必须水平； 四、误差分析 ②入射小球每次都必须从斜槽同一高度由 1.系统误差：主要来源于实验器材及实验操 静止释放； 作等。 ③选质量较大的小球作为入射小球： (1)碰撞是否为一维 ④实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的 (2)气垫导轨是否完全水平，摆球受到空气 阻力，小车受到长木板的摩擦力，入射小球 位置要始终保持不变， 的释放高度存在差异， 3.探究结论 2.偶然误差：主要来源于质量m1、2和碰 寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不 撞前后速度（或水平射程）的测量 改变 常见考法 逐点练通 命题点一 教材基础实验（自主学习） 例1(2024·新课标)某同学用如图所示的 出落点的平均位置P与O点的距离xP 装置验证动量守恒定律.将斜槽轨道固定 将与a半径相等的小球b置于轨道右侧 在水平桌面上，轨道末段水平，右侧端点 端点，再将小球a从Q处由静止释放，两 在水平木板上的垂直投影为O,木板上叠 球碰撞后均落在木板上；重复多次，分别 放着白纸和复写纸.实验时先将小球a从 测出a、b两球落点的平均位置M、N与O 斜槽轨道上Q处由静止释放，a从轨道右 点的距离xM、xN. 端水平飞出后落在木板上：重复多次.测 完成下列填空： 高考总复习物理 位置静止释放，与小球2相撞，并重复多 次，分别找到小球的平均落点M、P、N,并 测量出平均水平位移OM,OP,ON. 不板 (3)若两球相碰前后的动量守恒，其表达 0 式可表示为 (1)记a、b两球的质量分别为ma、%,实 [用(2)中测量的量表示]：若碰撞是弹性 验中须满足条件m。 (选填“>” 碰撞，那么还应该满足的表达式为 或“<”)m6; [用(2)中测量的量表示]. (2)如果测得的xP、xM、xN、m和m6在 母对训练2某同学设计了一个用电磁打 实验误差范围内满足关系式 ,则验证了两小球在碰撞 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 中满足动量守恒定律.实验中，用小球落 之做匀速直线运动，然后与原来静止在前 点与O点的距离来代替小球水平飞出时 方的小车B相碰并粘合成一体，继续做 的速度，依据是 匀速直线运动.他设计的装置如图甲所 示，在小车A后连着纸带，电磁打点计时 针对训练1如图所示，用“碰撞实验器” 器的电源频率为50Hz,长木板下垫着薄 118 可以验证动量守恒定律，即研究两个小球 木片以平衡摩擦力. 在轨道水平部分碰撞前后的动量关系. 电磁打点计时器 小车 橡皮泥小车 A■ 纸带 长木板 ■B 7nnww薄水片 甲 (1)若得到的打点纸带如图乙所示，并测 77777777777777777777 777777 得各计数点间距（已标在图上）.A为运动 (1)实验中，直接测定小球碰撞前后的速 的起点，则应选 段来计算小车A 度是不容易的，但是可以通过仅测量 碰前的速度，应选 段来计算小车 (填选项前的字母)，间接地解决这个问题. A和B碰后的共同速度.（以上均选填 A小球开始释放的高度h “AB“BC“CD”或“DE”) B.小球抛出点距地面的高度H C.小球做平抛运动的水平位移 8.40 10.50 9.08 6.95(cm (2)用天平测量两个小球的质量m、m2 (m1>m2).图中O点是小球抛出点在水 (2)已测得小车A(包括橡皮泥)的质量 平地面上的垂直投影，实验时，先让入射 m1=0.4kg,B的质量m2=0.2kg,则碰 小球%多次从斜轨上S位置静止释放； 前两小车的总动量大小为 kg·m/s, 然后把被碰小球2静置于轨道水平部分 碰后两小车的总动量大小为 的右侧末端，再将入射小球m1从斜轨上S kg·m/s(结果保留3位有效数字) 第六章动量守恒定律 命题点二 创新拓展实验（师生共研） 创新方案利用气垫导轨 光时间△1、△2及遮光片从A运动到B 1.实验器材：气垫导轨、光电计时器、天平、滑 所用的时间t12 块（两个）、弹簧片、胶布、撞针、橡皮泥等. (5)在遮光片随滑块从A运动到B的过 2.实验方法 程中，如果将砝码和砝码盘所受重力视为 (1)测质量：用天平测出两滑块的质量 滑块所受拉力，拉力冲量的大小I= (2)安装：按图安装并调好实验装置 ,滑块动量改变量的大小△p= (用题中给出的物理量及重力加速度 g表示). (3)实验：接通电源，利用光电计时器测出 (6)某次测量得到的一组数据是：d= 两滑块在各种情况下碰撞前、后的速度 1.000cm,m1=1.50×102kg,m2 (例如：①改变滑块的质量：②改变滑块的 0.400kg,△1=3.900×10-2s,△2 初速度大小和方向) 1.270×10-2s,t2=1.50s,g取9.80m/s2. (4)验证：一维碰撞中的动量守恒. 计算可得I= N·s,△p= 例2某同学用如图所示的实验装置验证动 kg·m·s1(结果均保留3位有效 19 量定理，所用器材包括：气垫导轨、滑块 数字) (上方安装有宽度为d的遮光片)、两个与 (7)定义8= I-△2×100%，本次实验 计算机相连接的光电门、砝码盘和砝码等。 6= %(保留1位有效数字)， 实验步骤如下： 遮光片 针对训练3)验证动量守恒的实验装置如 光电门 图甲所示，气垫导轨置于水平桌面上，G 气垫 B砝码盘子 和G2为两个光电门，A、B均为弹性滑 滑块 导轨 砝码 块，质量分别为mA、mB,且选择mA大于 (1)开动气泵，调节气垫导轨，轻推滑块， mB,两遮光片沿运动方向的宽度均为d, 当滑块上的遮光片经过两个光电门的遮 实验过程如下： 光时间 时，可认为气垫导轨水平 遮光片 G (2)用天平测砝码与砝码盘的总质量、 滑块（含遮光片）的质量m2. 甲 (3)用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码 ①调节气垫导轨成水平状态： 盘连接，并让细线水平拉动滑块， ②轻推滑块A,测得A通过光电门G1的 (4)令滑块在砝码和砝码盘的拉动下从左 遮光时间为t4; 边开始运动，和计算机连接的光电门能测 ③A与B相碰后，B和A先后经过光电 量出遮光片经过A、B两处的光电门的遮 门G2的遮光时间分别为t2和3. 高考总复习物理 回答下列问题： 远可摆到B点，球2落到水平地面上的C (1)用螺旋测微器测得遮光片宽度如图乙 点.测出有关数据即可验证1、2两球碰撞 所示，读数为 mm. 时动量守恒.现已测出A点离水平桌面的 (2)实验中选择mA大于mB的目的是 距离为a、B点离水平桌面的距离为b、C 点与桌子边缘间的水平距离为c,弹性球 (3)碰前A的速度为 1、2的质量分别为m、m2 (4)利用所测物理量的符号表示动量守恒 成立的式子为 针对训练4验证动量守恒的实验装置如 图所示，弹性球1用细线悬挂于O点，O 点下方桌子的边缘有一竖直立柱.实验 (1)还需要测量的量是 和 时，调节悬点，使弹性球1静止时恰与立 柱上的球2右端接触且两球等高.将球1 (2)根据测量的数据，该实验中动量守恒 拉到A点，并使之静止，同时把球2放在 的表达式为 立柱上.释放球1，当它摆到悬点正下方 120 时与球2发生对心碰撞，碰后球1向左最 (忽略小球的大小) 章末核心素养提升 聚焦教材 同悉命题导向 一、三种典型模型 M 1.滑块模型 (1)小物块在长木板上发生相对滑动时， 滑块模型问题应着重分析物体的运动过 小物块加速度的大小； 程，明确它们之间的时间、空间关系，并注 (2)刚撤去F时，小物块离长木板右端的 意临界、隐含和极值等条件，然后用能量 距离； 守恒和动量守恒等规律求解 (3)撒去F后，系统损失的最大机械能△E 例1如图所示，在光滑的水平面上有一足 够长的质量M=4kg的长木板，在长木 板右端有一质量m=1kg的小物块，长木 板与小物块间的动摩擦因数4=0.2，开 始时长木板与小物块均静止.现用F 14N的水平恒力向右拉长木板，经时间 t=1s撤去水平恒力F,g取10m/s2.求：