第七章 第6讲　实验 验证动量守恒定律 专项练习 -2027届高考物理一轮专题复习（人教版）

**基本信息** 聚焦动量守恒定律验证实验，通过滑块、小球、气垫导轨等多装置题型，系统覆盖实验操作、数据处理及误差分析，强化科学探究与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |滑块遮光片类|1|考查遮光片宽度测量、碰撞类型选择及误差分析|从测量工具使用到碰撞条件控制，构建实验误差分析逻辑| |斜槽小球类|2|含实验操作判断、平均落点确定及动量守恒式推导|基于平抛运动将速度转化为水平位移，体现模型建构思想| |气垫导轨类|1|涉及轨道水平调节、挡光时间测量及弹性势能计算|通过匀速运动验证动量守恒，关联能量观念| |悬挂小球类|1|需推导碰撞前后动量与摆长关系|利用机械能守恒将速度与高度关联，深化科学推理|

第6讲　实验:验证动量守恒定律 1.(2025·河北石家庄期末)某同学利用如图所示的实验装置验证动量守恒定律,其中两滑块的质量不同,但滑块上的遮光片规格相同。 (1)利用游标卡尺测量遮光片的宽度,测量结果如图乙所示,遮光片的宽度d=　　　　 cm。  (2)若验证完全非弹性碰撞时动量守恒,应选用　　　　 (选填字母)组滑块进行实验。(A中在两滑块接触的一面安装了弹性圆环;B中左边滑块右侧装了撞针,右侧滑块左边附着一块橡皮泥;C未作任何处理)  A B C (3)有同学发现遮光条宽度的测量值偏大,对实验结果　　　　 (选填“有影响”或“无影响”)。  2.(2024·北京卷,16)如图甲所示,让两个小球在斜槽末端碰撞来验证动量守恒定律。 (1)关于本实验,下列做法正确的是　　　(多选,填选项前的字母)。  A.实验前,调节装置,使斜槽末端水平 B.选用两个半径不同的小球进行实验 C.用质量大的小球碰撞质量小的小球 (2)图甲中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。首先,将质量为m1的小球从斜槽上的S位置由静止释放,小球落到复写纸上,重复多次。然后,把质量为m2的被碰小球置于斜槽末端,再将质量为m1的小球从S位置由静止释放,两球相碰,重复多次。分别确定平均落点,记为M、N和P(P为m1单独滑落时的平均落点)。 a.图乙为实验的落点记录,简要说明如何确定平均落点　;  b.分别测出O点到平均落点的距离,记为OP、OM和ON。在误差允许范围内,若关系式　　　　　　　　　　　成立,即可验证碰撞前后动量守恒。  (3)受上述实验的启发,某同学设计了另一种验证动量守恒定律的实验方案。如图丙所示,用两根不可伸长的等长轻绳将两个半径相同、质量不等的匀质小球悬挂于等高的O点和O′点,两点间距等于小球的直径。将质量较小的小球1向左拉起至A点由静止释放,在最低点B与静止于C点的小球2发生正碰。碰后小球1向左反弹至最高点A′,小球2向右摆动至最高点D。测得小球1、2的质量分别为m和M,弦长AB=l1、A′B=l2、CD=l3。 推导说明,m、M、l1、l2、l3满足  　 关系即可验证碰撞前后动量守恒。 3.(2025·湖南长沙开学考试)气垫导轨在力学实验中有广泛的应用,某小组应用该装置不仅验证了动量守恒定律,还测出了被压缩弹簧的弹性势能。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)如图甲所示,用游标卡尺测出挡光板的宽度d=　　　　 mm。分别测出滑块a和b带挡光板时的质量m1和m2。  (4)如图乙所示,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t1和t2(滑块经过挡光板前,已经与弹簧分开)。 (5)根据实验的测量结果,在误差允许的范围内得到关系　　　　　　　,表明系统总  动量守恒;被压缩弹簧的弹性势能为Ep=　　　　　　　　　　　　　　。(结果均用题中字母表示)  4.(2025·北京三模)在“验证动量守恒定律”实验中,两个小组同学分别设计了如图甲、图乙两个实验装置。 (1)为了保证小球A碰撞小球B之前的速度不变,每次由静止释放小球A时必须从斜槽上 　　　　滚下。  (2)两个小球碰撞之后都直接向前做平抛运动,则小球A的质量m1与小球B的质量m2应满足m1　　　　 (选填“>”“<”或“=”)m2。 (3)一实验小组采用图甲所示装置进行实验,则能验证两个小球碰撞过程动量守恒的关系式为 　　　　　　　　　　(用m1、m2、x1、x2、x3表示)。  (4)另外一个实验小组采用图乙所示装置进行实验,要验证两个小球碰撞过程动量守恒,以下有两个关系式:①m1=m1+m2;②=+,则采用图乙实验装置验证的应该是关系式　　　　(选填“①”或“②”)。  学科网（北京）股份有限公司 $ 第6讲　实验:验证动量守恒定律 课时作业 1.(2025·河北石家庄期末)某同学利用如图所示的实验装置验证动量守恒定律,其中两滑块的质量不同,但滑块上的遮光片规格相同。 (1)利用游标卡尺测量遮光片的宽度,测量结果如图乙所示,遮光片的宽度d=　　　　 cm。 (2)若验证完全非弹性碰撞时动量守恒,应选用　　　 　 (选填字母)组滑块进行实验。(A中在两滑块接触的一面安装了弹性圆环;B中左边滑块右侧装了撞针,右侧滑块左边附着一块橡皮泥;C未作任何处理)  A B C (3)有同学发现遮光条宽度的测量值偏大,对实验结果　　 　　 (选填“有影响”或“无影响”)。  【答案】 (1)0.545　(2)B　(3)无影响 【解析】 (1)20分度的游标卡尺的分度值为0.05 mm,遮光片的宽度d=0.5 cm+9× 0.05 mm=0.545 cm。 (2)若验证完全非弹性碰撞时动量守恒,则碰后两物体粘在一起,则应该左边滑块右侧装撞针,右边滑块左侧附着一块橡皮泥,碰后粘在一起,故选B。 (3)设左边滑块质量为m1,右边滑块质量为m2,让m1去碰m2,m1碰前遮光时间为t1,m1碰后遮光时间为t1′,m2碰后遮光时间为t2′;根据动量守恒定律可知,要验证的动量守恒表达式为m1=m1+m2,发现d会被约掉,故无影响。 2.(2024·北京卷,16)如图甲所示,让两个小球在斜槽末端碰撞来验证动量守恒定律。 (1)关于本实验,下列做法正确的是　　　(多选,填选项前的字母)。  A.实验前,调节装置,使斜槽末端水平 B.选用两个半径不同的小球进行实验 C.用质量大的小球碰撞质量小的小球 (2)图甲中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。首先,将质量为m1的小球从斜槽上的S位置由静止释放,小球落到复写纸上,重复多次。然后,把质量为m2的被碰小球置于斜槽末端,再将质量为m1的小球从S位置由静止释放,两球相碰,重复多次。分别确定平均落点,记为M、N和P(P为m1单独滑落时的平均落点)。 a.图乙为实验的落点记录,简要说明如何确定平均落点　 ;  b.分别测出O点到平均落点的距离,记为OP、OM和ON。在误差允许范围内,若关系式 　　　　　　　　　　　成立,即可验证碰撞前后动量守恒。  (3)受上述实验的启发,某同学设计了另一种验证动量守恒定律的实验方案。如图丙所示,用两根不可伸长的等长轻绳将两个半径相同、质量不等的匀质小球悬挂于等高的O点和O′点,两点间距等于小球的直径。将质量较小的小球1向左拉起至A点由静止释放,在最低点B与静止于C点的小球2发生正碰。碰后小球1向左反弹至最高点A′,小球2向右摆动至最高点D。测得小球1、2的质量分别为m和M,弦长AB=l1、A′B=l2、CD=l3。 推导说明,m、M、l1、l2、l3满足  关系即可验证碰撞前后动量守恒。 【答案】 (1)AC (2)a.用一最小的圆将落点圈起,圆心即为平均落点的位置 b.m1·OP=m1·OM+m2·ON (3)ml1=Ml3-ml2 【解析】 (1)实验中若使小球碰撞前后的水平位移与其碰撞前后的速度成正比,需要确保小球做平抛运动,即实验前,调节装置,使斜槽末端水平,A正确;为使两小球发生的碰撞为对心正碰,两小球半径必须相同,B错误;为使碰后入射小球与被碰小球同时飞出,且不反弹,需要用质量大的小球碰撞质量小的小球,C正确。 (2)a.无论入射小球还是被碰小球,每次落点可能不会落于同一点,可通过这些落点作一尽量小的圆,其圆心可看作落点。 b.碰撞前后小球均做平抛运动,由h=gt2可知,小球的运动时间相同,所以水平位移与平抛初速度成正比,所以若m1·OP=m1·OM+m2·ON,即可验证碰撞前后动量守恒。 (3)设摆长为R,小球在A点时轻绳偏离竖直方向的摆角为θ,到达最低点的速度大小为v1。根据机械能守恒定律有mgR(1-cos θ)=m,又有=2R2-2R2cos θ=2R2(1-cos θ),联立可得v1=l1,同理可求得碰撞后瞬间两小球的速度大小与其对应的弦长l2和l3的关系。综上,若m、M、l1、l2、l3满足ml1=Ml3-ml2,即可验证碰撞前后动量守恒。 3.(2025·湖南长沙开学考试)气垫导轨在力学实验中有广泛的应用,某小组应用该装置不仅验证了动量守恒定律,还测出了被压缩弹簧的弹性势能。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)如图甲所示,用游标卡尺测出挡光板的宽度d=　　　　 mm。分别测出滑块a和b带挡光板时的质量m1和m2。  (4)如图乙所示,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t1和t2(滑块经过挡光板前,已经与弹簧分开)。 (5)根据实验的测量结果,在误差允许的范围内得到关系　　　　　　　,表明系统总动量守恒;被压缩弹簧的弹性势能为Ep=　　　　　　　　　　　　　　。(结果均用题中字母表示)  【答案】 (2)相等　(3)10.40 (5)-=0　m1()2+m2()2 【解析】 (2)判断气垫导轨水平的方法是滑块能够在水平气垫导轨上做匀速直线运动,其特征是滑块在轨道上经过A、B两个光电门的挡光时间相等。 (3)挡光板的宽度d=10 mm+8×0.05 mm=10.40 mm。 (5)滑块通过两光电门的速度大小分别为va=,vb=,要验证动量守恒即为验证m1va+ m2(-vb)=0,即为-=0,根据机械能守恒定律,弹簧的弹性势能Ep=m1+m2,即为Ep=m1()2+m2()2。 4.(2025·北京三模)在“验证动量守恒定律”实验中,两个小组同学分别设计了如图甲、图乙两个实验装置。 (1)为了保证小球A碰撞小球B之前的速度不变,每次由静止释放小球A时必须从斜槽上　　　　滚下。  (2)两个小球碰撞之后都直接向前做平抛运动,则小球A的质量m1与小球B的质量m2应满足m1 (选填“>”“<”或“=” )m2。 (3)一实验小组采用图甲所示装置进行实验,则能验证两个小球碰撞过程动量守恒的关系式为　　　　　　(用m1、m2、x1、x2、x3表示)。  (4)另外一个实验小组采用图乙所示装置进行实验,要验证两个小球碰撞过程动量守恒,以下有两个关系式:①m1=m1+m2;②=+,则采用图乙实验装置验证的应该是关系式　　　　(选填“①”或“②”)。  【答案】 (1)同一位置静止　(2)> (3)m1x2=m1x1+m2x3　(4)② 【解析】 (1)为了保证小球A碰撞小球B之前的速度不变,每次释放小球A时必须从斜槽上同一位置由静止滚下。 (2)为了避免入射小球发生反弹,使两个小球碰撞之后都直接向前做平抛运动,则小球A的质量m1与小球B的质量m2应满足m1>m2。 (3)题图甲中,小球做平抛运动,则有h=gt2,x2=v0t,x1=v1t,x3=v2t, 根据动量守恒定律有m1v0=m1v1+m2v2, 解得m1x2=m1x1+m2x3。 (4)题图乙中设木板与小球飞出点之间的距离为L,则有L=v1t1,L=v2t2,L=v3t3,竖直方向有x1=g,x2=g,x3=g,根据动量守恒定律有m1v2=m1v3+m2v1,解得=+,可知,采用题图乙实验装置验证的应该是关系式②。 学科网（北京）股份有限公司 $