第五章 实验八 验证动量守恒定律 专项训练 2027年高考物理一轮专题复习（人教版）

**基本信息** 聚焦动量守恒定律实验验证，通过斜槽、气垫导轨等多装置训练，系统提炼实验条件控制、速度测量替代及守恒式推导方法，构建“原理-操作-数据处理”逻辑链，培养科学探究与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |斜槽轨道|1题|平抛位移替代速度，守恒式转化为m₁·OP=m₁·OM+m₂·ON|动量守恒定律→平抛运动特性→实验条件（末端水平、同位置释放）| |气垫导轨|2题|遮光片时间算速度，弹性碰撞二级结论应用|动量守恒→匀速运动速度测量→碰撞类型（弹性/非弹性）分析| |打点计时器|1题（2025名校联考）|纸带匀速段选点求速度，Δx=vT应用|动量守恒→纸带数据处理→误差分析| |位移传感器|1题（2024山东卷）|x-t图像斜率求速度，碰撞前后动量计算|动量守恒→图像信息提取→实验数据验证|

实验八:验证动量守恒定律 课时作业 1.在做“验证碰撞中的动量守恒定律”实验中,装置如图。 (1)必须要求的条件是　　　　(多选)。  A.斜槽轨道末端的切线必须水平 B.斜槽轨道应尽量光滑以减小误差 C.入射球和被碰球必须质量相等 D.入射球每次必须从轨道的同一位置由静止滚下 (2)某次实验中A球质量为m1,B球质量为m2,得出的落点情况如图所示,请写出需要验证的关系式　　　　　　　　　　(用图中字母表示)。  2.实验小组用如图所示的装置来验证动量守恒定律,在水平固定放置的气垫导轨上安上两个光电门,带有遮光片的A、B两个滑块放置在气垫导轨上,两遮光片的宽度相等,A放在左侧光电门的左侧,B放置在两光电门之间,实验开始,开启气垫导轨的气源,给A一个水平向右的初速度,碰前A上遮光片通过光电门的遮光时间为t1,碰后A、B上遮光片的遮光时间分别为t2、t3,回答下列问题: (1)若A的质量大于B的质量,碰后A　　　(选填“能”或“不能”)通过左侧光电门。  (2)若t1=t3,t2=0,当A、B的质量之比为　　　时,可验证碰撞过程动量守恒。  (3)若碰后A、B的运动方向相反,t2=t3,A、B发生的是弹性碰撞,则A、B的质量之比为　　　　。  3.(2025·Z20名校联盟联考)如图甲所示,小车A前端贴有橡皮泥,后端连一打点计时器纸带,接通打点计时器电源后,轻推小车A使其沿调整好的倾斜木板做匀速直线运动,与置于木板上静止的小车B相碰并粘在一起,继续做匀速直线运动。打点计时器电源频率为50 Hz,纸带各计数点之间的距离用刻度尺测量并标在图乙上。已知小车A质量为0.4 kg,小车B的质量为 0.2 kg。 (1)计算碰撞前小车A的速度应选图乙中的　　　　。  A.AB段 B.BC段 C.CD段 D.DE段 (2)则碰撞前两车的总动量为　 　　 kg·m/s;碰撞稳定后两车的总动量为　 　　 kg·m/s。(结果均保留三位有效数字)  (3)仅将小车B撤去,利用剩余的仪器作适当调整　　　　(选填“能”或“不能”)完成探究功与速度变化关系实验。  4.(2024·山东卷)在第四次“天宫课堂”中,航天员演示了动量守恒实验。受此启发,某同学使用如图甲所示的装置进行了碰撞实验,气垫导轨两端分别安装a、b两个位移传感器,a测量滑块A与它的距离xA,b测量滑块B与它的距离xB。部分实验步骤如下: ①测量两个滑块的质量,分别为200.0 g和400.0 g; ②接通气源,调整气垫导轨水平; ③拨动两滑块,使A、B均向右运动; ④导出传感器记录的数据,绘制xA、xB随时间变化的图像,分别如图乙、图丙所示。 回答以下问题: (1)从图像可知两滑块在t=　　　　 s时发生碰撞。  (2)滑块B碰撞前的速度大小v=　　　　 m/s(结果保留两位有效数字)。  (3)通过分析,得出质量为200.0 g的滑块是　　　　(选填“A”或“B”)。  5.(2025·广东卷)请完成下列实验操作和计算。 (1)在“长度的测量及其测量工具的选用”实验中,用螺旋测微器测量小球的直径,示数如图a所示,读数为　　　　 mm。  (2)实验小组利用小车碰撞实验测量吸能材料的性能,装置如图b所示,图中轨道由轨道甲和乙平滑拼接而成,且轨道乙倾角较大。 ①选取相同的两辆小车,分别安装宽度为 1.00 cm 的遮光条。 ②轨道调节。 调节螺母使轨道甲、乙连接处适当升高,将小车在轨道乙上释放,若测得小车通过光电门A和B的　　　　,表明已平衡小车在轨道甲上所受摩擦力及其他阻力。  ③碰撞测试。 先将小车1静置于光电门A和B中间,再将小车2在M点由静止释放,测得小车2通过光电门A的时间为t2,碰撞后小车1通过光电门B的时间为t1。若t2　　　　t1,可将两小车的碰撞视为弹性碰撞。  ④吸能材料性能测试。 将吸能材料紧贴于小车2的前端,重复步骤③,测得小车2通过光电门A的时间为10.00 ms,两车碰撞后,依次测得小车1和2通过光电门B的时间分别为15.00 ms、30.00 ms,不计吸能材料的质量,计算可得碰撞后两小车总动能与碰撞前小车2动能的比值为　　　　(结果保留两位有效数字)。  学科网（北京）股份有限公司 $ 实验八:验证动量守恒定律 课时作业 1.在做“验证碰撞中的动量守恒定律”实验中,装置如图。 (1)必须要求的条件是　　　　(多选)。  A.斜槽轨道末端的切线必须水平 B.斜槽轨道应尽量光滑以减小误差 C.入射球和被碰球必须质量相等 D.入射球每次必须从轨道的同一位置由静止滚下 (2)某次实验中A球质量为m1,B球质量为m2,得出的落点情况如图所示,请写出需要验证的关系式　　　　　　　　　　(用图中字母表示)。  解析:(1)该实验的原理是利用平抛运动抛出高度相同的情况下,用水平位移大小表示碰撞前后速度的大小,为了保证碰撞前入射小球和碰撞后被碰小球都能获得水平方向的初速度而做平抛运动,因此斜槽轨道末端的切线必须水平,A正确;只需要保证每次释放小球A时从同一高度释放,即可保证小球A每次在斜槽末端都获得同样大小的速度,斜槽轨道是否光滑都不会对实验造成影响,B错误,D正确;为了保证两球碰撞后入射小球不反弹,则必须保证入射小球的质量大于被碰小球的质量,C错误。 (2)设小球A的入射速度大小为v1,碰撞后的速度大小为v1′,被碰后小球B的速度大小为v2,可知小球A单独出射后做平抛运动,小球A与B发生碰撞后均做平抛运动,根据平抛运动的研究方法,设竖直方向的高度为h,则有h=gt2,OP=v1t,OM=v1′t,ON=v2t,若碰撞前后两球动量守恒,则应有m1v1=m1v1′+m2v2,等式两边同乘以时间t可得m1·OP=m1·OM+m2·ON,若上式成立即可验证两球碰撞前后动量守恒。 答案:(1)AD　(2)m1·OP=m1·OM+m2·ON 2.实验小组用如图所示的装置来验证动量守恒定律,在水平固定放置的气垫导轨上安上两个光电门,带有遮光片的A、B两个滑块放置在气垫导轨上,两遮光片的宽度相等,A放在左侧光电门的左侧,B放置在两光电门之间,实验开始,开启气垫导轨的气源,给A一个水平向右的初速度,碰前A上遮光片通过光电门的遮光时间为t1,碰后A、B上遮光片的遮光时间分别为t2、t3,回答下列问题: (1)若A的质量大于B的质量,碰后A　　　(选填“能”或“不能”)通过左侧光电门。  (2)若t1=t3,t2=0,当A、B的质量之比为　　　时,可验证碰撞过程动量守恒。  (3)若碰后A、B的运动方向相反,t2=t3,A、B发生的是弹性碰撞,则A、B的质量之比为　　　　。  解析:(1)若A的质量大于B的质量,根据动量守恒定律可知,碰后A的速度方向不变,则碰后A不能通过左侧光电门。 (2)若t1=t3,t2=0,则说明碰后B的速度等于碰前A的速度大小,碰后A的速度大小为零,有mAv=0+mBv,可得mA∶mB=1∶1。 (3)若碰后A、B的运动方向相反,t2=t3,则A、B的速度等大反向,分别设为-v、v,又A、B发生的是弹性碰撞,由弹性碰撞的二级结论有-v=、v=,可得=,解得mA∶mB=1∶3。 答案:(1)不能　(2)1∶1　(3)1∶3 3.(2025·Z20名校联盟联考)如图甲所示,小车A前端贴有橡皮泥,后端连一打点计时器纸带,接通打点计时器电源后,轻推小车A使其沿调整好的倾斜木板做匀速直线运动,与置于木板上静止的小车B相碰并粘在一起,继续做匀速直线运动。打点计时器电源频率为50 Hz,纸带各计数点之间的距离用刻度尺测量并标在图乙上。已知小车A质量为0.4 kg,小车B的质量为 0.2 kg。 (1)计算碰撞前小车A的速度应选图乙中的　　　　。  A.AB段 B.BC段 C.CD段 D.DE段 (2)则碰撞前两车的总动量为　 　　 kg·m/s;碰撞稳定后两车的总动量为　 　　 kg·m/s。(结果均保留三位有效数字)  (3)仅将小车B撤去,利用剩余的仪器作适当调整　　　　(选填“能”或“不能”)完成探究功与速度变化关系实验。  解析:(1)推动小车由静止开始运动,故小车有个加速过程,在碰撞前做匀速直线运动,即在相同的时间内通过的位移相同,BC段为匀速运动的阶段,故选BC段计算碰前的速度;碰撞过程是一个变速运动的过程,而A和B碰后以相同速度做匀速直线运动,故在相同时间内通过相同的位移,故应选DE段来计算碰后共同的速度。故选B。 (2)打点计时器的频率为50 Hz,每五个点选一个计数点,则相邻计数点的时间为T== s= 0.1 s,碰前小车A的速度为v1== m/s=1.712 m/s,故碰前两小车的总动量为p=mAv1=0.4×1.712 kg·m/s=0.685 kg·m/s,碰后小车A、B的共同速度为v2== m/s= 1.140 m/s,故碰后两小车的动量为p′=(mA+mB)v2=(0.4+0.2)×1.140 kg·m/s=0.684 kg·m/s。 (3)仅将小车B撤去,利用剩余的仪器作适当调整能完成探究功与速度变化关系实验。利用纸带可以测量速度,进而计算动能改变量,改变并调整倾角后,利用刻度尺测量距离就可以计算外力做功,通过做功和动能改变量的比较可以完成实验。 答案:(1)B　(2)0.685　0.684　(3)能 4.(2024·山东卷)在第四次“天宫课堂”中,航天员演示了动量守恒实验。受此启发,某同学使用如图甲所示的装置进行了碰撞实验,气垫导轨两端分别安装a、b两个位移传感器,a测量滑块A与它的距离xA,b测量滑块B与它的距离xB。部分实验步骤如下: ①测量两个滑块的质量,分别为200.0 g和400.0 g; ②接通气源,调整气垫导轨水平; ③拨动两滑块,使A、B均向右运动; ④导出传感器记录的数据,绘制xA、xB随时间变化的图像,分别如图乙、图丙所示。 回答以下问题: (1)从图像可知两滑块在t=　　　　 s时发生碰撞。  (2)滑块B碰撞前的速度大小v=　　　　 m/s(结果保留两位有效数字)。  (3)通过分析,得出质量为200.0 g的滑块是　　　　(选填“A”或“B”)。  解析:(1)由x-t图像的斜率表示速度可知,两滑块的速度在t=1.0 s时发生突变,即这个时候发生了碰撞。 (2)根据x-t图像斜率的绝对值表示速度大小可知,碰撞前瞬间B的速度大小为v=|| cm/s= 0.20 m/s。 (3)由题图乙知,碰撞前A的速度大小vA=0.50 m/s,碰撞后A的速度大小vA′=0.36 m/s,由题图丙可知,碰撞后B的速度大小vB′=0.5 m/s,A和B碰撞过程动量守恒,则有mAvA+mBv=mAvA′+mBvB′,代入数据解得=2,所以质量为200.0 g的滑块是B。 答案:(1)1.0　(2)0.20　(3)B 5.(2025·广东卷)请完成下列实验操作和计算。 (1)在“长度的测量及其测量工具的选用”实验中,用螺旋测微器测量小球的直径,示数如图a所示,读数为　　　　 mm。  (2)实验小组利用小车碰撞实验测量吸能材料的性能,装置如图b所示,图中轨道由轨道甲和乙平滑拼接而成,且轨道乙倾角较大。 ①选取相同的两辆小车,分别安装宽度为 1.00 cm 的遮光条。 ②轨道调节。 调节螺母使轨道甲、乙连接处适当升高,将小车在轨道乙上释放,若测得小车通过光电门A和B的　　　　,表明已平衡小车在轨道甲上所受摩擦力及其他阻力。  ③碰撞测试。 先将小车1静置于光电门A和B中间,再将小车2在M点由静止释放,测得小车2通过光电门A的时间为t2,碰撞后小车1通过光电门B的时间为t1。若t2　　　　t1,可将两小车的碰撞视为弹性碰撞。  ④吸能材料性能测试。 将吸能材料紧贴于小车2的前端,重复步骤③,测得小车2通过光电门A的时间为10.00 ms,两车碰撞后,依次测得小车1和2通过光电门B的时间分别为15.00 ms、30.00 ms,不计吸能材料的质量,计算可得碰撞后两小车总动能与碰撞前小车2动能的比值为　　　　(结果保留两位有效数字)。  解析:(1)由题图a可知小球的直径为d=8 mm+26.0×0.01 mm=8.260 mm。 (2)②若已平衡小车在轨道甲上所受摩擦力及其他阻力,小车将在轨道甲上做匀速直线运动,通过两个光电门的速度相等,即通过光电门A和B的时间相等。 ③若两个小车发生弹性碰撞,由于两个小车的质量相等,则碰撞后两个小车的速度互换,即碰撞后小车1的速度等于碰撞前小车2的速度,则有t2=t1。 ④根据题意可知,碰撞前小车2的速度为v0== m/s=1 m/s,碰撞后小车1和小车2的速度分别为v1== m/s,v2== m/s,则碰撞后两小车总动能与碰撞前小车2动能的比值为===0.56。 答案:(1)8.260　(2)②时间相等　③=　④0.56 学科网（北京）股份有限公司 $