第一章 4 实验：验证动量守恒定律-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理选择性必修第一册练习手册（人教版）

N 高中物理选择性必修第一册（人教版） 4.实验：验证动量守恒定律 基础练)可 知识点1实验思路 C.把白纸铺在地面上，在白纸上记下重 1.在做“验证动量守恒定律”实验时，安装 锤所指位置O,在白纸上铺好复写纸。 斜槽轨道，应让斜槽末端的切线保持水 D.任取一球a,让其多次从斜槽轨道上同 平，这样做的目的是使() 一高度处滚下，在纸上找出平均落点， A.入射球得到较大的速度 记为P。 B.入射球离开斜槽末端时的速度为水平 E.将另一球b放在斜槽末端，再让a球多 方向 次从斜槽上同一位置滚下，找出两球 C.入射球与被碰球碰撞的动能无损失 碰后在纸上的平均落点，记为M和N。 D.入射球与被碰球碰后均能从同一高度 .用刻度尺量出平均落点P、M、N到O 飞出 点的距离OP、OM、ON。 2.在做“验证动量守恒定律”实验时，入射 G.计算a、b两球碰前总动量p1=m,OP, 球每次滚下都应从斜槽上的同一位置且无 碰后总动量p2=m·OM+m,·ON,比较 初速度释放，这是为了使() P1和P是否相等，得出实验结论。其 A.小球每次都能水平飞出槽口 中，这个学生的实验步骤中的错误和 B.小球每次都以相同的速度飞出槽口 遗漏之处是： C.小球在空中飞行的时间不变 (1) D.小球每次都能对心碰撞 (2) 知识点2实验步骤 知识点3数据分析 3.在“验证动量守恒 4.在做“验证动量守恒定律”实验时，所用 定律”时，实验装 钢球的质量m=17g,玻璃球的质量为 置如图所示，一名 m2=5.1g,某次实验得到如图所示的记录 同学设计的主要实 MP N 纸，其中P点即为入射小球单独落下10 验步骤如下： 第3题图 次的落点，M和N点即为两球相碰并重 A.在桌边固定斜槽碰撞实验器（即斜槽 复10次的落点，O是斜槽末端投影点。 轨道)，调整轨道末端水平。 B.用天平称出两球质量ma和m。 14)练 第一章动量守恒定律 单位：cm (2)若小球飞行时间为0.1s,则入射小 0 12 20 28 球碰前的动量P= kgm/s,碰 第4题图 后两球动量p√= kg'm/s,p2= (1)安装和调整实验装置的主要要求： kg·ms。(保留两位有效数字) 提 升练) 5.(多选)在利用气垫导轨探究碰撞中的不变 ⑦读出滑块通过两个光电门的挡光时间分 量实验中，哪些因素可导致实验误差( 别为滑块1通过光电门1的挡光时间 A.导轨安放不水平 △t1=10.01ms,通过光电门2的挡光时 B.小车上挡光板倾斜 间△t2=49.99ms,滑块2通过光电门2 C.两小车质量不相等 的挡光时间△t3=8.35ms; D.两小车碰后黏合在一起 ⑧测出挡光片的宽度d=5mm,测得滑块 6.某实验小组利用气垫导轨及光电门做“验 1(包括撞针)的质量为m=300g,滑 证动量守恒定律”实验。气垫导轨装置如 块2（包括弹簧）的质量为m2=200g。 图所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑 (2)数据处理与实验结论： 块、弹射架、光电门等组成。 ①实验中气垫导轨的作用： 光电门1 滑块2 光电门2 e b. ②碰撞前滑块1的速度1为 第6题图 m/s;碰撞后滑块1的速度v2为 (1)下面是主要的实验步骤： m/s;滑块2的速度v3为 ①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节 ms。(结果保留两位有 旋钮，使导轨水平； 效数字) ②向气垫导轨通入压缩空气； ③在误差允许的范围内，通过本实 ③接通光电计时器； 验，同学们可以探究出哪些物理 ④把滑块2静止放在气垫导轨的中间： 量是不变的？通过对实验数据的 ⑤滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳： 分析说明理由。（至少回答两个 ⑥释放滑块1，滑块1通过光电门1后与 不变量)》 滑块2碰撞，碰后滑块1和滑块2依次 a. 通过光电门2，两滑块通过光电门2后 b. 依次被制动： 练 15速度vA方向为正方向，根据动量守恒定律得mwAm= 3m,解得兮x)02ms。（2)A先水平向右做 匀减速直线运动，B先水平向左做匀减速直线运动，此 过程，C由于受到的A、B的摩擦力大小相等、方向相 反，C保持静止状态，由于A的初动量大于B的初动 量，B的速度先减至O,然后B、C一起水平向右做匀 加速直线运动，当三个物体的速度相同时，三个物体一 起以共同的速度水平向右做匀速直线运动。 8.(1)-2m/s,负号表示碰撞后小车向左运动 (2)4N·s【解析】(1)碰撞过程小车与小球动量守恒， 根据动量守恒定律有mo=M+m1,解得v1=-2ms,负 号表示碰撞后小车向左运动。(2)当弹簧被压缩至最 短时，物块与小车共速，设小车速度为2，根据动量守 恒定律有mo+mw1=(m+m)u2,解得2=2mS。设从碰撞 后瞬间到弹簧被压缩到最短的过程中，弹簧弹力对小车 的冲量大小为I,根据动量定理由I=m2-m1,解得I= 4N-s。 9Y石。【解析】A,B两球之间压箱一根轻弹统， 当用板挡住A球而只释放B球时，弹性势能完全转化 为B球的动能，以一定的初速度抛出，由抛出水平位移 可确定弹簧的弹性势能。当用同样的程度压缩弹簧，取 走A左边的挡板再将A、B同时释放，由动量守恒定律 与机械能守恒定律可求出B球获得的速度，再由平抛运 动规律可算出抛出的水平位移。当用板挡住A球而只 释放B球时，B球做平抛运动。设高度为h,则有h= 方母①，号②，所以弹性势能为E=2m ”织。当用同样的程度压缩弹簧，取走A左边的挡板， 将A、B两球同时释放，由动量守恒定律可得0=2mA'- mwg',所以va':g'=1:2。因此A球与B球获得的动能之 比：=1：2，所以B球的获得动能为。=需，那 么B球抛出的初速度为=√雾，则平抛后落地水平 位移为s1=D6=Y6s。 3 10.(1)(M+m)m-m(2）mw-Mo M m+M (3)5.2ms【解析】(1)甲将箱子推出的过程中， 参考答案与解析。 甲和箱子组成的系统动量守恒，以。的方向为正方 向，由动量守恒定律得(M+m)vo=m+M1,解得v1= M+m)。mw。(2)箱子和乙作用的过程中也遵循动 M 量守恒，以箱子的速度方向为正方向，由动量守恒定律 得m-Mo=(m+M)2,解得2=m-Me。(3)甲、乙 m+M 不相撞的条件是"1≤2，其中1=2为甲、乙恰好不相撞 的条件。即(M+m)m”≤m-,代入数据得≥ M m+M 5.2ms。所以箱子被推出的速度不小于5.2ms时，甲、 乙不相撞。 "4.实验：验证动量守恒定律 基础练习 1.B【解析】安装斜槽轨道，应让斜槽末端的切线 保持水平，以保证小球飞出后做平抛运动，进一步可以 用水平位移代替水平速度。 2.B【解析】入射球每次滚下都应从斜槽上的同一 位置且无初速释放，目的是小球每次都以相同的速度飞 出槽口，这样可以重复多次实验，求落点平均值。 3.(1)步骤D中应取质量大的球作为入射球 (2)步骤E中应使人射小球从斜槽的同一位置由静止开 始滚下 4.(1)斜槽末端切线水平(2)3.4×1022.0×102 1.4x10-2 提升练习 5.AB【解析】导轨不水平，小车速度将受重力影 响。挡光板倾斜会导致挡光板宽度不等于挡光阶段小车 通过的位移，导致速度计算出现误差。 6.(2)①.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②0.50 0.100.60③a.碰撞前后系统动量不变b.系统碰 撞前后总动能不变℃.系统碰撞前后质量不变【解析】 (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。 2滑块1登拉之前的连度=品00s .d5x103 050ms;滑块1碰撞之后的速度出，4999x10m≈ .d5x103 010ms:滑块2碰撞之后的速度品，835x10ms 39 高中物理选择性必修第一册（人教版） 0.60m/s。 ③.碰撞前后系统动量不变。原因：系统碰撞之前 m心1=0.15kgms,系统碰撞之后m2+m=0.15kgms。 b.碰撞前后系统总动能不变。原因：系统碰撞之前 1 的总动能E=2mi-0.0375J。系统碰撞之后的总动能 Em+-0375，所以系统碰撞前后总动能 相等。 c.系统碰撞前后质量不变。 。5.弹性碰撞和非弹性碰撞 基础练习 1.D【解析】因碰撞为弹性碰撞，首先在1球与2 球碰撞过程中，动量守恒且动能也守恒，又因两球质量 相等，所以两球交换速度；同理2球与3球碰撞时也交 换速度，所以v=2=0,v3=i0 2.C【解析】物体与车厢的碰撞为完全非弹性碰撞， 根据动量守恒定律m,=(M+mp,解得=m,C 正确。 3.D【解析】选向右为正方向，则A的动量P=· 2ro=2mo。B的动量PB=-2mo。碰前A、B的动量之和 为0，根据动量守恒，碰后A、B的动量之和应为0，D 正确。 4.4.5m/s【解析】因铁轨摩擦力比较小，所以挂车 过程中动量守恒，设机车相撞前速度为，根据动量守 恒定律得M=(M+4m)(vo-△)，解得=4.5m/s。 5.()8 (2)A、B碰撞过程，△E=3mg 【解析】(1)研究钢球A下摆过程，设钢球A摆到最 低点时速度为o,根据机械能守恒定律3mgh=号·3mw, 解得vA=V2gh。 在最低点钢球A与泥球B碰撞，水平方向不受外 力，动量守恒。根据动量守恒定律3mwA=(3m+m)vB, 解得te=圣V2g幼。 钢球A、泥球B一起向上摆动时，根据机械能守恒 定律有4mg~H=号4mw,解得=g6 16 (2)钢球A、泥球B碰撞过程损失机械能△E=) 40 6.AD【解析】若碰后A球速度为0，则碰后B球 必然反向运动，此时总动量与碰后B球运动方向一致， 根据动量守恒定律，碰前A的动量一定大于B的动量， A正确。同理若碰后B球速度为0，则碰前A的动量一 定小于B的动量，D正确。 提升练习 7.A【解析】根据题给条件，三次碰撞均遵循动量 守恒定律。因a球碰撞后被弹回向反方向运动，以， a球动量变化最大，所以A球的动量增量也最大，所以 A球获得的动量也最大。 8.AD【解析】根据题给条件，木块与子弹组成的 系统动量守恒，所以，木块增加的动量等于子弹减少的 动量，A正确，B错误；因子弹穿过木块时，会产生热 能，所以木块增加的动能小于子弹减少的动能，D正 确，C错误。 9.左边，0.5m【解析】根据题意，物体B飞离平 台后做平抛运动，在竖直方向有=)g, 解得t=0.5s。 物体B离开平台的速度为te=4m6, 碰撞过程中，A与B组成的系统动量守恒，所以 mA0=mAWA+mBB,解得VA=-lm/S。 物体A落在平台左边，离平台边缘的水平距离x= vt=0.5m。 10.距离平板车左边缘0.18m处【解析】根据题 意，车厢与平板车碰撞过程中动量守恒，根据动量守恒 定律得Mo=(M+m)v1, 解得v1=0.9m/s。 钢球飞离平台后做平抛运动，在竖直方向有)， 解得t=0.6s。 钢球落点离平板车左边缘的水平距离x=(o-1)= 0.18m。 1L.m2>3m,【解析】根据题意，两球碰撞过程中动 量守恒，动能也守恒，则有 m-mm.2m-2 mi+2 m. 解得=m-m2o,=2mo m+m2