1.4 实验：验证动量守恒定律 分层作业 -2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

1.4 实验：验证动量守恒定律 分层作业

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

A层

1．某同学用气垫导轨探究两滑块碰撞过程中动量是否守恒，实验装置如图甲。

 

 

 

 

(1)选两个相同的挡光片，用游标卡尺测出其宽度d，如图乙所示，则_____________，然后将挡光片分别安装在滑块A、B上，并用天平测出滑块和挡光片的总质量、；

(2)调节气垫导轨底部的调节旋钮，给导轨充气后，把滑块A轻放在导轨上，可通过下列哪个现象判断气垫导轨已调节水平_____________；

A．滑块A缓慢向一端移动

B．滑块A无明显的单向移动

C．滑块A始终静止在导轨中央，无任何移动

2．如图，某实验小组应用气垫导轨装置做“验证动量守恒定律”的实验，具体的实验步骤如下：

（1）首先查验轨道面平整光滑、透气孔无阻塞，查验两个滑块无扭曲形变、滑块与轨道接触的平面平整光滑无划痕。

（2）通过调节底脚螺丝使轨道水平，判断方法是：接通电源，放一个滑块在轨道一端，轻轻推动滑块后，滑块在轨道上经过A、B两个光电门的挡光时间_________。

（3）测出挡光板的宽度d，滑块a和b带挡光板时的质量分别为和。

（4）在滑块a、b之间夹一个压缩弹簧，用细绳连接a、b并固定紧绳子，然后一起放在气垫导轨中间。静止时烧断细绳，滑块a、b向两边水平弹开，测出滑块a、b挡光板的挡光时间和（滑块经过光电门前，已经与弹簧分开），则滑块a通过光电门时的速度为_____________（用题中物理量的符号表示）。

（5）若在误差允许的范围内，关系式_____________（用题中物理量的符号表示）成立，则表明系统总动量守恒。

3．某同学通过如图所示的实验装置来“验证动量守恒定律”。

(1)下列说法符合实验要求的有___________。

A．轨道一定要光滑

B．轨道末端一定要保持水平

C．入射小球甲的半径大于被碰小球乙的半径

D．入射小球甲的质量大于被碰小球乙的质量

(2)图中O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影点。实验时，先将小球甲多次从斜轨上同一位置由静止释放，确定其落点的平均位置P，测量其水平位移OP；然后将小球乙静止

放在轨道的末端，再将小球甲从斜轨上同一位置由静止释放，与小球乙相撞，并多次重复。以上实验步骤中缺少的必要步骤是___________。

A．用天平测量甲、乙两个小球的质量m1、m2

B．测量小球甲开始的释放高度h

C．测量抛出点距地面的高度H

D．确定甲、乙相碰后落点的平均位置M、N，并测量OM、ON

(3)若两球相碰前后的动量守恒，则表达式___________成立。（用题中所给物理量符号表示）

4．如图甲所示，为某小组探究两滑块碰撞前后的动量变化规律所用的实验装置示意图。带刻度尺的气垫导轨右支点固定，左支点高度可调，装置上方固定一具有计时功能的摄像机。该小组在某次实验中测得滑块A的质量为1.00kg，滑块B的质量为1.35kg，两滑块碰撞前后的位移随时间的变化图像如图乙所示，其中①为滑块B碰前的图线。

(1)两滑块碰撞前，滑块A的速度大小为______；

(2)选滑块B的运动方向为正方向，两滑块碰前的总动量为______；两滑块碰后的总动量为______（结果均保留三位有效数字），在误差允许范围内，两滑块总动量守恒。

B层

5．实验小组利用如图所示的装置来完成“验证动量守恒定律”实验。固定有相同遮光条的滑块甲、乙放置在气垫导轨上。测得滑块甲、乙（含遮光条）的质量分别为、，遮光条的宽度。

实验步骤如下：

A．取下滑块乙，开启气泵，反复调节导轨两侧的旋钮，使气垫导轨水平；

B．将滑块乙静止地置于光电门1和光电门2之间，轻推滑块甲使其向右运动，最终与滑块乙发生碰撞；

C．光电门1记录了两次时间，分别为和，光电门2记录了一次时间为；

D．多次轻推滑块甲，重复进行碰撞实验，并进行数据记录。

回答以下问题：

(1)判断气垫导轨水平的标志是________。

(2)写出碰撞后滑块乙的动量表达式________（用题目中的字母表示）。

(3)根据数据记录，计算得到滑块甲、乙的四组动量（见下表）。

实验次数				相对误差
1	0.1322	0.0426	0.1708	3.03%
2	0.1169	0.0389	0.1584	2.22%
3	0.1251	0.0416	0.1682	1.20%
4	0.0841	0.0277	0.1095

①如果碰撞前、后动量守恒，守恒的表达式为：________（用表格中的物理量表示）；

②对于测量结果，高中物理实验允许的相对误差（）一般不超过5%，以此计算表格中第4组数据相对误差________。由表格中的数据，你可以得出的实验结论是_________。

6．如图甲所示为“研究斜槽末端小球碰撞时动量守恒”的实验装置，斜槽末端固定一斜面，斜面上铺上复写纸和白纸并固定。实验时，先让质量为的小球a从斜槽上某一位置由静止释放，从斜槽末端水平抛出，落到P点。然后把质量为的小球b放到斜槽末端O点，再让小球a从同一位置由静止释放，在斜槽末端与小球b发生对心碰撞。小球每次均落在斜面上，分别记录落点痕迹。

 

 

 

 

 

(1)小球释放后落在复写纸上会在白纸上留下印迹，如图乙所示。多次实验后，白纸上留下了10个印迹，如果用画圆法确定小球的落点，图中画的三个圆最合理的是______（填“A”“B”或“C”）；

(2)某次实验时，小球落点分布如图丙所示，测得M、P、N与O点距离分别为、、。若满足关系______（用、、、、表示），则碰撞前后动量守恒；

(3)关于该实验，下列说法正确的是______。（多选）

A．小球的半径大小对实验结果没有影响

B．安装轨道时，轨道末端必须水平

C．同一组实验的两次碰撞中，每次小球a必须从同一高度由静止释放

C层

7．在碰撞问题中，人们经常采用恢复系数e来描述运动，e的值只与材料有关，其定义式为碰撞后两物体相对速度大小与碰撞前两物体相对速度大小之比，即。某校物理实验小组通过测定恢复系数来确定滑块的材料，设计实验如下：气垫导轨上放有质量不等、材料相同的两滑块和。用频闪照相机进行3次闪光拍照，第1次是在两滑块碰撞之前，其余2次是在碰撞之后，最终照片如图所示。已知在这3次闪光的时间内A、B均在40.0~120.0cm范围内运动（以滑块上的箭头位置为准），且第1次闪光时，A恰好经过处，B恰好经过处，碰撞后A静止。已知频闪照相机的闪光时间间隔为0.6s，A、B两滑块的碰撞时间及闪光持续的时间极短，均可忽略不计，摩擦忽略不计。由以上信息可以得出：