2026届高三物理一轮复习课件：验证动量守恒定律

该高中物理高考复习课件聚焦“验证动量守恒定律”实验，严格对接高考评价体系，系统梳理实验原理（动量守恒公式、速度测量方法）、操作控制（轨道水平、同一高度释放）、数据处理（替代法、图像法）等核心考点，通过近三年高考真题分析，明确实验操作（如质量选择）、误差分析（如轨道不水平）、创新方案（如硬币碰撞）等高频题型占比，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题精讲+素养导向”，以2024全国新课标卷（质量选择、速度替代依据）、2023辽宁卷（动能定理求速度）等真题为例，渗透科学思维（模型建构：平抛运动时间相同）与科学探究（误差分析：空气阻力影响），总结“控制条件（m1>m2、半径相等）+数据处理（水平位移替代速度）”突破方法，帮助学生掌握实验题答题逻辑，教师可据此精准定位薄弱环节，提升复习效率。

第七章 人教版（2019）选择性必修 第一册 2025 11 09 第6讲　实验8 验证动量守恒定律 动量守恒定律 1.会利用不同案例验证动量守恒定律。 2.知道在不同实验案例中要测量的物理量，会进行数据处理及误差分析。 强基础 固本增分 一、实验目的 一维碰撞中，在∑F外近似为0情况下，测出物体的质量m和碰撞前后物体的速度v、v'，找出碰撞前的动量p=m1v1+m2v2及碰撞后的动量p'=m1v1'+m2v2'，比较碰撞前后动量是否守恒。 二、实验思路 v1′ v2′ m1 v1 v2 m1 m2 m2 关键点 ① 数字计时器测速（光电门测速） ② 平抛测速 ③ 打点计时器测速 ④ 频闪照片测速 ⑤ 单摆测速 ⑴保持碰撞时速度沿水平方向 ⑵实现一维碰撞 ⑶速度测量 思考：实验时气垫导轨是否需要调成水平？为什么？ 【方案一】研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 气垫导轨、数字计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥、游标卡尺等。 实验器材 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，调整导轨水平。 3.实验：接通电源，利用配套的数字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)。 进行实验 数据记录分析处理 1.滑块速度的测量： ，式中Δx为滑块挡光片的宽度(仪器说明书上给出，也可直接测量)，Δt为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间。 2.验证的表达式：m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'。 1.测质量：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.安装：按照如图所示的原理图安装实验装置，调整固定斜槽使斜槽底端水平。 3.铺纸：白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好。 记下铅垂线所指的位置O。 【方案二】研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒 进行实验 实验器材 斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸、圆规、刻度尺等。 4.确定单球落点平均位置：不放被撞小球，每次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.确定碰撞后小球落点平均位置：把被撞小球放在斜槽末端，每次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和被撞小球落点的平均位置N，如图所示。 改变入射小球的释放高度，重复实验。 1.小球水平射程的测量：连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度。 2.验证的表达式：m1·lOP=m1·lOM+m2·lON。 数据记录分析处理 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。 三、误差分析 1.系统误差：主要来源于实验器材及实验操作等。 ⑴碰撞是否为一维碰撞。 ⑵方案1中气垫导轨是否完全水平；方案2中入射小球的释放高度存在差异。 ⑴斜槽末端的切线必须水平。 ⑵入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放。 ⑶两小球要大小相同，选质量较大的小球作为入射小球。 ⑷实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变。 四、注意事项 1.碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。 调整气垫导轨时，应确保导轨水平。 3.利用平抛运动规律进行验证 2.利用气垫导轨进行验证 考向一:实验原理与操作 典题1 (2024全国新课标卷)某同学用如图所示的装置验证动量守恒定律。将斜槽轨道固定在水平桌面上，轨道末端水平，右侧端点在水平木板上的垂直投影为O，木板上叠放着白纸和复写纸。实验时先将小球a从斜槽轨道上Q处由静止释放，a从轨道右端水平飞出后落在木板上；重复多次，测出落点的平均位置P与O点的距离xP。将与a半径相等的小球b置于轨道右侧端点，再将小球a从Q处由静止释放，两球碰撞后均落在木板上；重复多次，分别测出a、b两球落点的平均位置M、N与O点的距离xM、xN。 考点一 教材原型实验 完成下列填空： (1)记a、b两球的质量分别为ma、mb，实验中须满足条件ma　_____(选填“>”或“<”)mb。  (2)如果测得的xP、xM、xN、ma和mb在实验误差范围内满足关系式______________　　 　　　　，则验证了两小球在碰撞中满足动量守恒定律。实验中，用小球落点与O点的 距离来代替小球水平飞出时的速度，依据是_______________________________ _________________________________________________________。 > maxP=maxM+mbxN　 水平位移可代替水平飞出时的速度 从同一高度做平抛运动的两个小球，运动时间相同， 解析:本题考查验证动量守恒定律的实验。 (1)为保证a球碰撞b球后不反弹，要求ma>mb。 (2)两小球做平抛运动，在竖直方向上有h=gt2，故t=，两小球做平抛运动的初速度为va=，va'=，vb'=，如果碰撞中满足动量守恒定律，则mava=mava'+mbvb'，联立解得maxP=maxM+mbxN。因为两小球从同一高度做平抛运动，运动时间相同，所以水平位移可代替小球水平飞出时的速度。 考向二:数据处理与误差分析 典题2 (2025北京西城模拟)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。 ⑴游标卡尺测量遮光片宽度如图乙所示，其宽度d=_________cm。  ⑵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_____(选填“左”或“右”)端，直到通过两个光电门的时间相等，即轨道调节水平。  左 2.850 甲 乙 ⑶在滑块上安装配套的粘扣。滑块2(未安装遮光片m2=120.3g)静止在导轨上，轻推滑块1(安装遮光片m1=174.5g)，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： Δt1/ms 64.72 69.73 70.69 80.31 104.05 /(10-3 s-1) 15.5 14.3 14.1 12.5 9.6 Δt2/ms 109.08 121.02 125.02 138.15 185.19 /(10-3 s-1) 9.2 8.3 8.0 7.2 5.4 根据表中数据在方格纸上作出图线。从图像中可以得到直线的斜率为k1，而从理论计算可得直线斜率的表达式为k2=________(用m1、m2表示)。若k1=k2，即可验证动量守恒定律。  ⑷多次实验，发现k1总大于k2，产生这一误差的原因可能是________。  A.滑块1的质量测量值偏小 B.滑块1的质量测量值偏大 C.滑块2的质量测量值偏小 D.滑块2的质量测量值偏大 AD 解析:(1)2.850 cm。 (2)经过光电门1的时间比经过光电门2的时间短，说明经过光电门1的速度比经过光电门2的速度大，可确定气垫导轨左端低于右端，因此应调高气垫导轨左端。 (3)根据表中数据先在坐标纸上描点,作出的图像如图所示，则有 m1·=(m1+m2)·，变式可得， 代入数据可得 k2=。 (4)根据图像可知k1=，根据理论计算可得k2=，而根据题意，总有k1>k2，即有，由于多次实验，发现k1总大于k2，若在速度测量准确的情况下，只能是k2偏小，对k2=，分式上下同除以m1可得k2=，可知， 若m2测量值偏大，或m1测量值偏小均可导致k2偏小。故选A、D。 考向一：实验器材创新 典题3 (2023辽宁卷)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OA为水平段，选择相同材质的一元硬币和一角硬币进行实验。 图(a) 图(b) 考点二 实验的改进与创新 测量硬币的质量，得到一元和一角硬币的质量分别为m1和m2(m1>m2)，将硬币甲放置在斜面上某一位置，标记此位置为B。由静止释放甲，当甲停在水平面上某处时，测量甲从O点到停止处的滑行距离OP。将硬币乙放置在O处，左侧与O点重合，将甲放置于B点由静止释放。当两枚硬币发生碰撞后，分别测量甲、乙从O点到停止处的滑行距离OM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s0、s1、s2。 ⑴在本实验中，甲选用的是______(选填“一元”或“一角”)硬币；  ⑵碰撞前，甲到O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μ，重力加速度为g)；  一元 图(a) 图(b) ⑶若甲、乙碰撞过程中动量守恒，则=______(用m1和m2表示)，然后通过测得的具体数据验证硬币对心碰撞过程中动量是否守恒；  ⑷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： __________________________________________________________________。  存在空气阻力；硬币大小不能忽略，不可视为质点等(答案合理即可) 解析:(1)甲碰撞乙，为了使碰撞后甲的速度方向不变，则甲的质量应该大于乙的质量，已知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)对甲，从O到P做匀减速直线运动，设甲到O 点时的速度大小为v0，加速度 a==μg，由公式v2=2ax得，=2μgs0，故v0=。 (3)根据动量守恒定律可得，m1v0=m1v1+m2v2，由(2)得v0=，同理可得 v1=，v2=，所以m1=m1+m2，故。 (4)存在空气阻力；硬币大小不能忽略，不可视为质点等。 考向二:实验方案的改进 典题4 为了验证碰撞中的动量守恒定律，某同学采用如图所示的装置进行了实验： ①安装实验装置，将斜面固定在水平桌边O，小球B放在桌子边缘，水平桌面上固定轻弹簧，A球将弹簧压缩到位置K处； ②实验中，经过多次从同一位置K由静止释放入射小球A，在记录纸上找到了未放被碰小球B时，入射小球A的平均落点P，以及A球与B球碰撞后，A、B两球平均落点位置M、N，并测得它们到抛出点O的距离分别为lOP、lOM、lON。 ⑴若入射小球的质量为m1，半径为r1；被碰小球的质量为m2，半径为r2，则要求 ______(填字母序号)。  A.m1>m2，r1>r2 B.m1>m2，r1<r2 C.m1>m2，r1=r2 D.m1<m2，r1=r2 ⑵水平桌面______光滑，两球的质量_______测量。 (均选填“必须”或“不必”)  ⑶如果A、B两球在碰撞过程中动量守恒，则m1、m2、lOP、lOM、lON之间需满足的 关系式是________________________。  C 不必 必须 m1=m1+m2 解析:(1)为了防止入射球碰撞后反弹，且两小球发生对心正碰，一定要保证入射球的质量大于被碰球的质量，即m1>m2且两球半径相等，即r1=r2。故选C。 (2)必须保证每次压缩弹簧到同一位置，这样不管水平面是否光滑，A球运动到水平桌边时，速度都是相同的。要验证动量守恒，必须测量质量。 (3)不放被碰小球时，小球落在P点，设斜面倾角为α，由平抛运动规律得 lOPsinα=gt2，lOPcosα=v1t，解得v1= 同理可解得v1'=，v2= 所以只要满足m1v1=m2v2'+m1v1' 即m1=m1+m2，则说明两球碰撞过程中动量守恒。 课堂小结 m1  OP  m1  OM+m2  ON ⑴每次同一高度 ⑵无初速释放 ⑶轨道粗糙无影响 定位卡 重锤 ⑴斜槽末端水平 ⑵m1 > m2 ⑶两球半径相等 钢球 塑料球 ⑴替代法 白纸 数据处理 控制条件 复写纸 ⑵做圆找平均位置 替代法 实验原理 控制条件 实验拓展 mAv0 = mAvA + mBvB O M P N $