实验8 验证动量守恒定律（复习讲义）（全国通用）2027年高考物理一轮复习讲练测

该高中物理讲义聚焦“验证动量守恒定律”实验专题，覆盖教材原型实验（气垫导轨、小车碰撞、斜槽小球碰撞）和拓展创新实验等高考核心考点，按“原理-方案-数据处理-误差分析”逻辑构建知识框架。通过考情前瞻、思维建模、考点精讲（核心知识解构与易错辨析）、热点考向破译及真题溯源环节，帮助学生系统掌握实验设计与数据处理方法，突破误差分析等难点。 讲义突出“一题多解与装置创新”特色，采用对比教学法分析不同实验方案（如平抛运动替代速度测量与光电门直接测速），通过“易错辨析表”强化科学思维中的科学论证能力。设计“斜槽小球平均落点确定”“气垫导轨调平操作”等探究活动，培养学生科学探究素养。分层设置基础考向与拓展创新题，配合真题训练，确保学生在有限时间内提升实验设计与问题解决能力，为教师把控复习节奏提供精准教学资源。

实验8 验证动量守恒定律（解析版） 内容导航 对标素养，研判高考命题趋势 201 命题透视·考情前瞻 搭建知识框架，构建系统思维 302 思维建模·脉络梳理 拆解核心考点，归纳解题范式 403 考点精讲·靶向突破脉络梳理 考点一 教材原型实验：验证动量守恒定律 4 核心知识·解构 4 一、实验原理 4 二、方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 4 三、方案二：利用两辆小车完成一维碰撞实验 5 四、方案三：利用斜槽末端小球的碰撞验证动量守恒定律 6 五、注意事项 7 易错辨析·AI原创命题 7 热点考向·破译 8 考向1 方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 8 考向2 方案二：利用两辆小车完成一维碰撞实验 10 考向3 方案三：利用斜槽末端小球的碰撞验证动量守恒定律 11 考点二 拓展创新实验 14 核心知识·解构 14 一、拓展创新实验 14 热点考向·破译 15 考向1 拓展创新实验 15 溯源真题逻辑，感知高考考向 1804 思维建模·脉络梳理 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 核心考点 2026年 2025年 2024年 教材原型实验：验证动量守恒定律 —— 2025•广东 2024•福建、2024•北京、2024•山东 拓展创新实验 —— —— —— 考情分析 题型与考向：本讲内容是高考物理中力学实验的核心考点，是继“验证机械能守恒定律”之后另一个重要的验证性实验。命题趋势已全面转向 “一题多解、装置创新、思维拓展” 的方向。命题者不再局限于单一实验方案，而是倾向于：① 考查多种实验方案的对比与选择；② 引入气垫导轨+光电门、传感器、力传感器等数字化实验装置；③ 要求学生根据给定的实验器材，设计实验方案。不仅考查实验的基本操作和数据处理，更注重对实验误差来源的分析和实验方案的改进。 情境与立意： 1. 斜槽末端碰撞（经典方案）：利用平抛运动的等时性，将速度测量转化为水平位移测量，验证m₁·OP = m₁·OM + m₂·ON 2. 气垫导轨+光电门（创新方案）：利用气垫导轨消除摩擦力，利用光电门精确测量速度（v = d/Δt），验证动量守恒定律 3. 摆球碰撞实验（拓展方案）：利用摆球的最大摆角或光电门测量碰撞前后的速度，验证动量守恒定律 4. 打点计时器+纸带（传统方案）：利用打点计时器在纸带上打下的点迹，测量小车的速度，验证动量守恒定律 5. 数字化实验（传感器方案）：利用力传感器、位移传感器、光电门等数字化实验器材，直接测量力、位移、速度，验证动量守恒定律 复习目标 1.理解动量守恒定律成立的条件，会利用不同方案验证动量守恒定律。 2.知道在不同实验方案中要测量的物理量，会进行数据处理及误差分析。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 教材原型实验：验证动量守恒定律 核心知识·解构 一、实验原理 在一维碰撞中，测出物体的质量m和碰撞前后物体的速度v、v'，确定碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p'＝m1v1'＋m2v2'，验证碰撞前后动量是否守恒。 二、方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 1. 实验原理：v=，d为滑块上挡光片的宽度，Δt为遮光时间，验证:m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'． 2. 实验器材：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． 3. 实验过程： 1) 测质量：用天平测出滑块的质量． 2) 安装：正确安装好气垫导轨，如图所示． 3) 实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度． 4) 改变条件，重复实验： ①改变滑块的质量； ②改变滑块的初速度大小和方向． 4. 数据处理 1) 滑块速度的测量：v＝，式中为滑块上挡光片的宽度(仪器说明书上给出，也可直接测量)，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'. 三、方案二：利用两辆小车完成一维碰撞实验 1. 实验原理：v=，Δx为纸带上两计数点的距离，Δt为对应的时间,验证:m1v1=(m1+m2)v2 2. 实验过程： 1) 测质量:用天平分别测出两小车的质量。 2) 安装:将打点计时器固定在光滑长木板的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车A的后面，在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，并调整长木板水平。 3) 实验:接通电源，让小车A运动，小车B静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，两车连接成整体，随后两车一起运动。 4) 测速:通过纸带上合适的两计数点间的距离及打下两计数点的时间间隔，由v=算出碰撞前A车与碰撞后两车共同的速度。 5) 改变条件，重复实验： ①改变小车A的初速度； ②改变两小车的质量 3. 数据处理 1) 小车的速度：通过纸带上两计数点间的距离及时间，由v＝计算。 2) 验证的表达式：m1v1＝（m1＋m2）v2 四、方案三：利用斜槽末端小球的碰撞验证动量守恒定律 1. 实验器材：斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸、圆规、铅垂线等． 2. 实验过程： 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：按照如图甲所示安装实验装置．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. 4）放球找点：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）碰撞找点：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(同步骤(4)中的高度)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，如图乙所示 . 6）验证：连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度．将测量数据填入表中，最后代入m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，看在误差允许的范围内是否成立． 7）整理：将实验器材放回原处． 3. 数据处理 1）小球的水平射程：连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度。 2）验证的表达式：m1·OP＝m1·OM＋m2·ON 五、注意事项 1. 前提条件：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”． 2. 案例提醒 1）若利用气垫导轨进行验证，调整气垫导轨时，应确保导轨水平． 2）若利用两小车相碰进行验证，要注意平衡摩擦力。 3）若利用平抛运动规律进行验证： ①斜槽末端的切线必须水平； ②入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放； ③选质量较大的小球作为入射小球； ④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． ⑤小球落地点的平均位置要用圆规来确定：用尽可能小的圆把所有落点都圈在里面，圆心就是落点的平均位置 易错辨析·AI原创命题 1. "验证动量守恒定律"实验中，斜槽末端必须水平，以保证小球飞出时做平抛运动。 ( √ ) 2. 实验中，入射小球的质量可以小于被碰小球的质量。 ( × ) 3. 实验中，每次释放入射小球时，都必须从斜槽上同一位置由静止释放。 ( √ ) 4. 实验中，用天平测量小球的质量，用刻度尺测量小球落点的水平距离，用到的物理方法是"等效替代法"。 ( × ) 5. 实验中，若入射小球和被碰小球发生碰撞后均做平抛运动，则它们的飞行时间相等。 ( √ ) 6. "验证动量守恒定律"实验中，不需要测量小球下落的高度，因为平抛运动的高度相同，飞行时间相同。 ( √ ) 7. 实验中，若入射小球的质量小于被碰小球的质量，则入射小球可能被反弹。 ( √ ) 8. 实验中，用尽可能小的圆将所有落点圈住，圆心即为平均落点位置。 ( √ ) 9. 实验中，只要测出入射小球碰撞前后的速度，就可以验证动量守恒定律，不需要测量小球的质量。 ( × ) 【易错点总结表】 易混易错概念 对应题目 关键辨析点 斜槽末端水平的要求 1 斜槽末端必须水平，使小球做平抛运动，保证小球在空中的飞行时间相等，从而用水平位移替代速度。 入射小球与被碰小球的质量关系 2 为防止入射小球反弹，入射小球的质量必须大于被碰小球的质量，即m1 > m2。 小球释放位置的要求 3 每次释放入射小球必须从同一位置由静止释放，以保证小球到达斜槽末端时的初速度相同。 实验中的物理方法 4 实验中用水平位移代替速度，用到的物理方法是替代法（或"间接测量法"），不是等效替代法。 平抛运动飞行时间 5 入射小球和被碰小球从同一高度做平抛运动，竖直高度相同，飞行时间相等。 是否测量下落高度 6 由于各小球做平抛运动的下落高度相同，飞行时间相等，因此不需要测量下落高度。 入射小球反弹的条件 7 若入射小球质量小于被碰小球质量，碰撞后入射小球可能被反弹，反向运动，影响实验测量。 平均落点的确定方法 8 用尽可能小的圆将所有落点圈住，圆心即为平均落点位置，这是减小偶然误差的方法。 验证动量守恒需要测量的量 9 验证动量守恒需验证 m1·OP = m1·OM + m2·ON，必须同时测量质量和水平位移，缺一不可。 热点考向·破译 考向1 方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 例1（2026·广东深圳·一模）用气垫导轨、数字计时器、光电门、滑块、遮光片等器材验证动量守恒定律。 （1）将气垫导轨摆放在桌面上，然后________（填选项符号） A．将滑块放在气垫导轨上，再接通气泵    B．接通气泵，再将滑块放在气垫导轨上 （2）取一滑块置于气垫导轨上，轻推，使之从右向左依次通过两个光电门，遮光片遮光时间分别为＝0.012s，＝0.018s，则需调节________（填“固定支架”或“调平螺丝”）使气垫导轨右侧升高。再次轻推滑块，当＝时，说明气垫导轨已经调平； （3）测得滑块上遮光片的宽度均为d＝1.00cm，滑块1、2的质量分别为＝260.0g，＝165.0g； （4）将滑块1静置于OA之间，将滑块2静置于AB之间。轻推滑块1，两滑块发生碰撞，数字计时器连续记录下三个时间，依次为＝0.010s，＝0.009s，＝0.042s，如果表达式________（用给出的物理量符号表示）成立，则验证了系统动量守恒； （5）根据上述测得数据计算可得碰前滑块1的动量为＝________kg·m/s，碰后滑块1的动量，滑块2的动量； （6）将以上数据代入公式，计算出实验中的相对误差。 【答案】 B 调平螺丝 / 0.260/0.26 【详解】[1]使用气垫导轨时，需要先接通气泵喷出气体形成气垫，再放置滑块，避免滑块和导轨直接接触摩擦损坏器材。 故选B。 [2]滑块从右向左运动时，依次通过两个光电门的时间 滑块向左减速，导轨未水平，需要调节调平螺丝使气垫导轨右侧升高。 [3]轻推滑块1后，碰撞前滑块1经过光电门1，速度 碰撞后，滑块2碰后向左运动，先经过光电门2，速度 滑块1继续向左，后经过光电门2，速度 验证系统动量守恒，需满足 代入速度整理得表达式 化简得 [4]代入，，碰前滑块1的速度为 代入，碰前滑块1的动量为 考向2 方案二：利用两辆小车完成一维碰撞实验 例2（2026·重庆沙坪坝·一模）某同学用如图甲所示的装置验证动量守恒定律。在水平桌面上放置一长木板，其中长木板的一端垫有小木块，可以微调木板的倾斜程度，使小车能在木板上做匀速直线运动，且长木板的顶端安装有位移传感器，可以测量小车A到传感器的距离x。 (1)现在无小车B的情况下，将小车A紧靠传感器，并给小车A一个初速度，传感器记录了x随时间t变化的图像如图乙所示，此时应将小木块水平向______（选填“左”或“右”）稍微移动一下。 (2)调整好长木板后，让小车A以某一速度运动，与静止在长木板上的小车B（后端粘有橡皮泥）相碰并粘在一起，导出传感器记录的数据，绘制x随时间t变化的图像如图丙所示。已知小车A的质量为0.5kg，小车B（连同橡皮泥）的质量为0.3kg，由此可知碰前两小车的总动量是______，碰后两小车的总动量是______。（结果保留2位有效数字） 【答案】(1)左 (2) 0.20 0.19 【详解】（1）由乙图可知，给小车A一个初速度后小车A做减速运动，所以，应将小木块水平向左稍微移动一下，以使小车A在斜面上能做匀速运动。 （2）[1][2]由丙图可求得碰前和碰后小车A的速度分别为， 碰前两小车的总动量是 碰后两小车的总动量是 考向3 方案三：利用斜槽末端小球的碰撞验证动量守恒定律 例3（2025·浙江金华·一模）实验题：在“验证动量守恒定律”实验中，某同学通过碰撞后做平抛运动测量速度的方法来进行实验，实验装置如图所示。 (1)实验室有如下A、B、C三个小球，从中选择两个球来完成本实验，其中入射小球应该选取（     ）（填字母代号）； A． B． C． (2)关于本实验，下列说法正确的是（     ）（多选）； A．斜槽末端保持水平且不用光滑 B．被碰小球可以放在斜槽末端的任意位置 C．入射小球的释放位置应尽可能靠近被碰球 D．同组实验中，入射小球每次都必须从斜槽上的同一位置静止释放 (3)小球释放后落在复写纸上会在白纸上留下印迹。多次实验，白纸上留下了多个印迹，如果用画圆法确定小球的落点P，其目的是减小________。（选填“系统误差”或“偶然误差”） (4)该同学按上述方法在实验中记录了小球落点的平均位置，发现M和N偏离了方向，即点不共线，如下图所示。若要验证两小球碰撞前后在方向上是否动量守恒，则下列操作正确的是（     ） A． B． C． D． 【答案】(1)B (2)AD (3)偶然误差 (4)B 【详解】（1）为了保证入射小球碰撞后不反弹，入射球的质量要大于被碰球的质量，为了使两球发生对心碰撞，则要求两球的半径相同，故入射球选择直径为d1、质量为m2的小球，被碰球选择直径为d1、质量为m1的小球。 故选B。 （2）A．为使小球做平抛运动，斜槽的末端需调成水平，但不需要斜槽光滑，故A正确； B．被碰小球应放在斜槽末端，碰撞后直接做平抛运动，故B错误； C．为了使两球碰撞后平抛运动的水平位移有明显的差异，入射球与被碰球之间的距离要适当远些，故C错误； D．为了让小球每次平抛的速度相等，实验中需要让小球每次都必须从斜槽上的同一位置静止释放，故D正确。 故选AD。 （3）如果采用画圆法确定小球的落点，应该让所画的圆尽可能把大多数落点包进去，且圆的半径最小，这样可以减小实验的偶然误差。 （4）由于平抛运动在水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动，结合题意可知，入射球及被碰球平抛运动的时间相等，因此两球水平方向的速度大小可以用水平位移的大小来代替，但由于M、N与P不在同一水平线上，因此需要测量M、N在OP投影点距离O点的距离即可。 故选B。 ▶变考法◀【变式训练1】（2026·广西南宁·二模）某实验小组利用图甲所示装置验证动量守恒定律。先将斜槽固定在贴有复写纸和白纸的挡板边缘，调节挡板为竖直状态；然后从斜槽上某一位置释放匀质小球A，撞到挡板上的白纸留下压痕P；将挡板向右水平平移适当距离，让小球A从同一位置由静止释放，落到挡板上的白纸留下压痕；保持挡板位置不变，将半径相同的小球B放在斜槽轨道末端，让小球A从同一位置由静止释放，与小球B碰撞后先后撞在挡板上的白纸留下压痕，如图乙所示。重力加速度大小为g。 (1)关于本实验，下列说法正确的有______。 A．选择体积大、密度小的小球 B．斜槽必须光滑 C．小球A质量应大于小球B质量 (2)测量数据时，可将抛出点O定为坐标原点，建立直角坐标系。点O应为如图丙______位置（选填“a”“b”或“c”）。 (3)若通过改变挡板向右平移距离x，让小球A从同一位置由静止释放，测出挡板上的压痕与P点距离h；重复多次实验，作出图线，求得图线斜率为k，则可求出其平抛运动的初速度______（用斜率k和重力加速度g表示）。 (4)测量小球A和小球B的质量为、，各压痕中心点与P点的距离、、分别为、、。当满足关系式______时，则可验证两球碰撞过程中动量守恒（要求用本小问测出物理量的字母表示）。 【答案】(1)C (2)a (3) (4) 【详解】（1）A．为减小空气阻力影响，应选择体积小、密度大的小球，故A错误； B．为了保持每次碰撞前小球A的速度相同，小球A每次必须从斜槽上同一高度由静止释放，但斜槽不需要光滑，故B错误； C．为了保证碰撞后入射小球A不反弹，必须保证小球A的质量大于小球B的质量，故C正确。 故选 C。 （2）测量数据时为避免小球半径的影响，抛出点O应位于抛出时小球质心处，应为如图丙a位置 （3）小球A离开轨道后做平抛运动，设从抛出到撞击到挡板时间为 则小球A在水平和竖直运动距离分别为， 联立可得 则图线斜率 可得 （4）根据平抛运动规律， 可得初速为 若两球碰撞过程中动量守恒，则有 代入数据化简可得 考点二 拓展创新实验 核心知识·解构 一、拓展创新实验 验证两物体碰撞过程中系统动量是否守恒，关键是实验设计与装置及两物体速度和质量的测量，实验设计与装置不同，测量物体的速度方法也不同，有时同一实验装置也可用来验证不同的规律。 1. 在验证动量守恒定律的实验中，物体速度的测量方式很多种，如利用平抛运动的水平位移代普速度，利用光电门测量滑块的速度，利用机械能守值定律测量摆块速度，利用动能定理和滑行位移测量硬币速度。 2. 实验命题中常用同一实验装置验证不同的物理规律。验证两球碰撞中系统动量是否守恒的同时，探究弹簧锁定时具有的弹性势能;验证两球碰撞中系统动量是否守恒的同时，探究两球的弹性碰撞机械能守恒的表达式。 热点考向·破译 考向1 拓展创新实验 例4（2026·江苏盐城·模拟预测）物理兴趣小组设计了如图甲所示的装置来验证动量守恒定律。O点为圆轨道竖直直径和水平挡板的交点。A球质量为，B球质量为（），两球均看作质点；先让A球从右侧轨道上某一高度由静止释放，经过圆轨道最高点后做平抛运动，记下水平挡板上的落点M；然后在圆轨道最高处放上B球（由一小支架支撑），再让A球从同一位置由静止释放，当A球到达轨道最高点时，与B球发生对心碰撞，碰后两球平抛落在水平挡板上，记录两球的落点。 (1)在调节水平挡板时，发现挡板上水平仪中的气泡在右侧，如图乙所示，此时应将水平挡板左侧适当调________（选填“高”或“低”）。 (2)关于本实验，下列说法正确的是______。 A．需要测量圆弧轨道最高点到水平挡板之间的距离 B．轨道的摩擦力对实验没有影响 C．只能用A球撞击B球，不能用B球撞击A球 (3)设，，，当关系式________成立，即可验证两球碰撞过程动量守恒（用字母、、、、表示）。 (4)实验中更换不同质量的B球（质量仍然大于A球），将小球A多次从轨道同一位置由静止释放，与不同质量的B球对心相碰，分别记录对应的落点到O点距离。以为横坐标、为纵坐标作出图像。若该碰撞为弹性碰撞，则下列图像可能正确的是______。 A． B． C． D． (5)某同学认为：A球释放的位置越高越好。你是否同意这一观点？并说明理由________。 【答案】(1)高 (2)B (3) (4)C (5)不同意，若A球释放位置过高，A到达最高点与B碰撞前速度过大，碰撞后A球可能沿着原来轨道运动（碰撞后A球不能做平抛运动）；也可能因速度过大，A球无法在水平挡板上测到落点M。 【详解】（1）水平仪中的气泡总是浮向位置较高的一端。题目中指出“气泡在右侧”，说明挡板的右侧偏高，左侧偏低。为了使挡板达到水平状态，应当将偏低的一侧垫高，因此应将水平挡板左侧适当调高。 （2）A．小球离开轨道后做平抛运动，其下落高度相同，根据可知运动时间相同。验证动量守恒的表达式为 两边同时乘以时间可转化为位移表达式 由于在方程两边被约去，因此不需要测量高度。 B．实验要求入射球每次从同一位置由静止释放，以保证碰撞前的速度恒定。只要释放点固定，轨道摩擦力的影响就是固定的，不会改变“每次到达底端速度相同”这一前提，因此对验证动量守恒本身没有影响。 C．如果用质量大的B球去撞击质量小的A球，A球会向右运动，一样可以根据动量守恒定律得到相关表达式。只要A球的落点在水平挡板上就可以测量数据。 故选B。 （3）碰撞前，只有A球运动，落点为，水平位移为。碰撞后，B球落点为，水平位移为；A球反弹，落点为。题目中为圆心投影，在的左侧，在的右侧。规定向右为正方向，则A球的位移方向向左，其位移大小为，但在矢量计算中应记为。根据动量守恒定律可得： 两边同乘以平抛时间，将速度转换为水平位移： （4）由题可得A、B球为弹性碰撞，满足碰撞前后动能之和不变： 两边同乘以平抛时间的平方，将速度转换为水平位移： 两式联立可得： 进而解得： 故选C。 （5）不同意，若A球释放位置过高，A到达最高点与B碰撞前速度过大，碰撞后A球可能沿着原来轨道运动（碰撞后A球不能做平抛运动）；也可能因速度过大，A球无法在水平挡板上测到落点M。 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（2025·广东·高考真题）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，示数如图所示，读数_________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_________。证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2位有效数字）。 【答案】(1)8.260/8.261/8.259 (2) 时间相等 = 0.56 【详解】（1）根据题意，由图可知，小球的直径为 （2）②[1]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[2]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[3]根据题意可知，碰撞前小车2的速度为 碰撞后，小车1和小车2的速度分别为， 则碰撞后两小车总动能与碰撞前小车2动能的比值为 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $函学科网·上好课 www.zxxk.com 上好每一堂课 实验8验证动量守恒定律（答案版） 考点精讲·靶向突破 一一拆解核心考点，归纳解题范式 命考点一教材原型实验：验证动量守恒定律 ◆易错辨析AI原创命题 1.W 3.√ 4× 5.√ 6.√ 7. 8.√ 9.× ◆热点考向破译 考向1方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守回重 M=他2+md d d =m2 +m 例1【答案】 B 调平螺丝 0.260/0.26 考向2方案二：利用两辆小车完成一维碰撞实验重 例2【答案】(1)左 1/2 函学科网·上好课 www.zxxk.com 上好每一堂课 考向3方案三：利用斜槽末端小球的碰撞验证动量守恒定律重难 例3【答案】(I)B(2)AD(3)偶然误差(4B g m 可变老法可【度武陈西【降】0Dcea62么左宏 考点二拓展创新实验 。热点考向破译 考向1拓展创新实验难 例【答案】山高(2②B3)m=心，-m不④C 真题溯源考向感知 一一朔源真题逻辑，感知高考考向 1.【答案】(1)8.260/8.261/8.259(2) 时间相等= 0.56 212 实验8 验证动量守恒定律（原卷版） 内容导航 对标素养，研判高考命题趋势 201 命题透视·考情前瞻 搭建知识框架，构建系统思维 302 思维建模·脉络梳理 拆解核心考点，归纳解题范式 403 考点精讲·靶向突破脉络梳理 考点一 教材原型实验：验证动量守恒定律 4 核心知识·解构 4 一、实验原理 4 二、方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 4 三、方案二：利用两辆小车完成一维碰撞实验 5 四、方案三：利用斜槽末端小球的碰撞验证动量守恒定律 6 五、注意事项 7 易错辨析·AI原创命题 7 热点考向·破译 8 考向1 方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 8 考向2 方案二：利用两辆小车完成一维碰撞实验 9 考向3 方案三：利用斜槽末端小球的碰撞验证动量守恒定律 9 考点二 拓展创新实验 12 核心知识·解构 12 一、拓展创新实验 12 热点考向·破译 12 考向1 拓展创新实验 12 溯源真题逻辑，感知高考考向 1404 思维建模·脉络梳理 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 核心考点 2026年 2025年 2024年 教材原型实验：验证动量守恒定律 —— 2025•广东 2024•福建、2024•北京、2024•山东 拓展创新实验 —— —— —— 考情分析 题型与考向：本讲内容是高考物理中力学实验的核心考点，是继“验证机械能守恒定律”之后另一个重要的验证性实验。命题趋势已全面转向 “一题多解、装置创新、思维拓展” 的方向。命题者不再局限于单一实验方案，而是倾向于：① 考查多种实验方案的对比与选择；② 引入气垫导轨+光电门、传感器、力传感器等数字化实验装置；③ 要求学生根据给定的实验器材，设计实验方案。不仅考查实验的基本操作和数据处理，更注重对实验误差来源的分析和实验方案的改进。 情境与立意： 1. 斜槽末端碰撞（经典方案）：利用平抛运动的等时性，将速度测量转化为水平位移测量，验证m₁·OP = m₁·OM + m₂·ON 2. 气垫导轨+光电门（创新方案）：利用气垫导轨消除摩擦力，利用光电门精确测量速度（v = d/Δt），验证动量守恒定律 3. 摆球碰撞实验（拓展方案）：利用摆球的最大摆角或光电门测量碰撞前后的速度，验证动量守恒定律 4. 打点计时器+纸带（传统方案）：利用打点计时器在纸带上打下的点迹，测量小车的速度，验证动量守恒定律 5. 数字化实验（传感器方案）：利用力传感器、位移传感器、光电门等数字化实验器材，直接测量力、位移、速度，验证动量守恒定律 复习目标 1.理解动量守恒定律成立的条件，会利用不同方案验证动量守恒定律。 2.知道在不同实验方案中要测量的物理量，会进行数据处理及误差分析。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 教材原型实验：验证动量守恒定律 核心知识·解构 一、实验原理 在一维碰撞中，测出物体的质量m和碰撞前后物体的速度v、v'，确定碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p'＝m1v1'＋m2v2'，验证碰撞前后动量是否守恒。 二、方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 1. 实验原理：v=，d为滑块上挡光片的宽度，Δt为遮光时间，验证:__________________________ 2. 实验器材：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． 3. 实验过程： 1) 测质量：用天平测出滑块的质量． 2) 安装：正确安装好气垫导轨，如图所示． 3) 实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度． 4) 改变条件，重复实验： ①改变滑块的质量； ②改变滑块的初速度大小和方向． 4. 数据处理 1) 滑块速度的测量：v＝，式中为滑块上挡光片的宽度(仪器说明书上给出，也可直接测量)，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：____________________________________ 三、方案二：利用两辆小车完成一维碰撞实验 1. 实验原理：v=，Δx为纸带上两计数点的距离，Δt为对应的时间,验证: ________________________ 2. 实验过程： 1) 测质量:用天平分别测出两小车的质量。 2) 安装:将打点计时器固定在光滑长木板的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车A的后面，在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，并调整长木板水平。 3) 实验:接通电源，让小车A运动，小车B静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，两车连接成整体，随后两车一起运动。 4) 测速:通过纸带上合适的两计数点间的距离及打下两计数点的时间间隔，由v=算出碰撞前A车与碰撞后两车共同的速度。 5) 改变条件，重复实验： ①改变小车A的初速度； ②改变两小车的质量 3. 数据处理 1) 小车的速度：通过纸带上两计数点间的距离及时间，由v＝计算。 2) 验证的表达式：________________________ 四、方案三：利用斜槽末端小球的碰撞验证动量守恒定律 1. 实验器材：斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸、圆规、铅垂线等． 2. 实验过程： 1）测质量：用天平测出两小球的质量，并选定____________的小球为入射小球． 2）安装：按照如图甲所示安装实验装置．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. 4）放球找点：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）碰撞找点：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(同步骤(4)中的高度)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，如图乙所示 . 6）验证：连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度．将测量数据填入表中，最后代入m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，看在误差允许的范围内是否成立． 7）整理：将实验器材放回原处． 3. 数据处理 1）小球的水平射程：连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度。 2）验证的表达式：____________________________________ 五、注意事项 1. 前提条件：碰撞的两物体应保证____________和____________． 2. 案例提醒 1）若利用气垫导轨进行验证，调整气垫导轨时，应确保导轨____________． 2）若利用两小车相碰进行验证，要注意________________________。 3）若利用平抛运动规律进行验证： ①斜槽末端的切线必须____________； ②入射小球每次都必须从斜槽____________由静止释放； ③选____________的小球作为入射小球； ④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． ⑤小球落地点的平均位置要用圆规来确定：用____________的圆把所有落点都圈在里面，圆心就是落点的平均位置 易错辨析·AI原创命题 1. "验证动量守恒定律"实验中，斜槽末端必须水平，以保证小球飞出时做平抛运动。 ( ) 2. 实验中，入射小球的质量可以小于被碰小球的质量。 ( ) 3. 实验中，每次释放入射小球时，都必须从斜槽上同一位置由静止释放。 ( ) 4. 实验中，用天平测量小球的质量，用刻度尺测量小球落点的水平距离，用到的物理方法是"等效替代法"。 ( ) 5. 实验中，若入射小球和被碰小球发生碰撞后均做平抛运动，则它们的飞行时间相等。 ( ) 6. "验证动量守恒定律"实验中，不需要测量小球下落的高度，因为平抛运动的高度相同，飞行时间相同。 ( ) 7. 实验中，若入射小球的质量小于被碰小球的质量，则入射小球可能被反弹。 ( ) 8. 实验中，用尽可能小的圆将所有落点圈住，圆心即为平均落点位置。 ( ) 9. 实验中，只要测出入射小球碰撞前后的速度，就可以验证动量守恒定律，不需要测量小球的质量。 ( ) 【易错点总结表】 易混易错概念 对应题目 关键辨析点 斜槽末端水平的要求 1 斜槽末端必须水平，使小球做平抛运动，保证小球在空中的飞行时间相等，从而用水平位移替代速度。 入射小球与被碰小球的质量关系 2 为防止入射小球反弹，入射小球的质量必须大于被碰小球的质量，即m1 > m2。 小球释放位置的要求 3 每次释放入射小球必须从同一位置由静止释放，以保证小球到达斜槽末端时的初速度相同。 实验中的物理方法 4 实验中用水平位移代替速度，用到的物理方法是替代法（或"间接测量法"），不是等效替代法。 平抛运动飞行时间 5 入射小球和被碰小球从同一高度做平抛运动，竖直高度相同，飞行时间相等。 是否测量下落高度 6 由于各小球做平抛运动的下落高度相同，飞行时间相等，因此不需要测量下落高度。 入射小球反弹的条件 7 若入射小球质量小于被碰小球质量，碰撞后入射小球可能被反弹，反向运动，影响实验测量。 平均落点的确定方法 8 用尽可能小的圆将所有落点圈住，圆心即为平均落点位置，这是减小偶然误差的方法。 验证动量守恒需要测量的量 9 验证动量守恒需验证 m1·OP = m1·OM + m2·ON，必须同时测量质量和水平位移，缺一不可。 热点考向·破译 考向1 方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 例1（2026·广东深圳·一模）用气垫导轨、数字计时器、光电门、滑块、遮光片等器材验证动量守恒定律。 （1）将气垫导轨摆放在桌面上，然后________（填选项符号） A．将滑块放在气垫导轨上，再接通气泵    B．接通气泵，再将滑块放在气垫导轨上 （2）取一滑块置于气垫导轨上，轻推，使之从右向左依次通过两个光电门，遮光片遮光时间分别为＝0.012s，＝0.018s，则需调节________（填“固定支架”或“调平螺丝”）使气垫导轨右侧升高。再次轻推滑块，当＝时，说明气垫导轨已经调平； （3）测得滑块上遮光片的宽度均为d＝1.00cm，滑块1、2的质量分别为＝260.0g，＝165.0g； （4）将滑块1静置于OA之间，将滑块2静置于AB之间。轻推滑块1，两滑块发生碰撞，数字计时器连续记录下三个时间，依次为＝0.010s，＝0.009s，＝0.042s，如果表达式________（用给出的物理量符号表示）成立，则验证了系统动量守恒； （5）根据上述测得数据计算可得碰前滑块1的动量为＝________kg·m/s，碰后滑块1的动量，滑块2的动量； （6）将以上数据代入公式，计算出实验中的相对误差。 考向2 方案二：利用两辆小车完成一维碰撞实验 例2（2026·重庆沙坪坝·一模）某同学用如图甲所示的装置验证动量守恒定律。在水平桌面上放置一长木板，其中长木板的一端垫有小木块，可以微调木板的倾斜程度，使小车能在木板上做匀速直线运动，且长木板的顶端安装有位移传感器，可以测量小车A到传感器的距离x。 (1)现在无小车B的情况下，将小车A紧靠传感器，并给小车A一个初速度，传感器记录了x随时间t变化的图像如图乙所示，此时应将小木块水平向______（选填“左”或“右”）稍微移动一下。 (2)调整好长木板后，让小车A以某一速度运动，与静止在长木板上的小车B（后端粘有橡皮泥）相碰并粘在一起，导出传感器记录的数据，绘制x随时间t变化的图像如图丙所示。已知小车A的质量为0.5kg，小车B（连同橡皮泥）的质量为0.3kg，由此可知碰前两小车的总动量是______，碰后两小车的总动量是______。（结果保留2位有效数字） 考向3 方案三：利用斜槽末端小球的碰撞验证动量守恒定律 例3（2025·浙江金华·一模）实验题：在“验证动量守恒定律”实验中，某同学通过碰撞后做平抛运动测量速度的方法来进行实验，实验装置如图所示。 (1)实验室有如下A、B、C三个小球，从中选择两个球来完成本实验，其中入射小球应该选取（     ）（填字母代号）； A． B． C． (2)关于本实验，下列说法正确的是（     ）（多选）； A．斜槽末端保持水平且不用光滑 B．被碰小球可以放在斜槽末端的任意位置 C．入射小球的释放位置应尽可能靠近被碰球 D．同组实验中，入射小球每次都必须从斜槽上的同一位置静止释放 (3)小球释放后落在复写纸上会在白纸上留下印迹。多次实验，白纸上留下了多个印迹，如果用画圆法确定小球的落点P，其目的是减小________。（选填“系统误差”或“偶然误差”） (4)该同学按上述方法在实验中记录了小球落点的平均位置，发现M和N偏离了方向，即点不共线，如下图所示。若要验证两小球碰撞前后在方向上是否动量守恒，则下列操作正确的是（     ） A． B． C． D． ▶变考法◀【变式训练1】（2026·广西南宁·二模）某实验小组利用图甲所示装置验证动量守恒定律。先将斜槽固定在贴有复写纸和白纸的挡板边缘，调节挡板为竖直状态；然后从斜槽上某一位置释放匀质小球A，撞到挡板上的白纸留下压痕P；将挡板向右水平平移适当距离，让小球A从同一位置由静止释放，落到挡板上的白纸留下压痕；保持挡板位置不变，将半径相同的小球B放在斜槽轨道末端，让小球A从同一位置由静止释放，与小球B碰撞后先后撞在挡板上的白纸留下压痕，如图乙所示。重力加速度大小为g。 (1)关于本实验，下列说法正确的有______。 A．选择体积大、密度小的小球 B．斜槽必须光滑 C．小球A质量应大于小球B质量 (2)测量数据时，可将抛出点O定为坐标原点，建立直角坐标系。点O应为如图丙______位置（选填“a”“b”或“c”）。 (3)若通过改变挡板向右平移距离x，让小球A从同一位置由静止释放，测出挡板上的压痕与P点距离h；重复多次实验，作出图线，求得图线斜率为k，则可求出其平抛运动的初速度______（用斜率k和重力加速度g表示）。 (4)测量小球A和小球B的质量为、，各压痕中心点与P点的距离、、分别为、、。当满足关系式______时，则可验证两球碰撞过程中动量守恒（要求用本小问测出物理量的字母表示）。 考点二 拓展创新实验 核心知识·解构 一、拓展创新实验 验证两物体碰撞过程中系统动量是否守恒，关键是____________及两物体____________，实验设计与装置不同，测量物体的速度方法也不同，有时同一实验装置也可用来验证不同的规律。 1. 在验证动量守恒定律的实验中，物体速度的测量方式很多种，如利用平抛运动的水平位移代普速度，利用光电门测量滑块的速度，利用机械能守值定律测量摆块速度，利用动能定理和滑行位移测量硬币速度。 2. 实验命题中常用同一实验装置验证不同的物理规律。验证两球碰撞中系统动量是否守恒的同时，探究弹簧锁定时具有的弹性势能;验证两球碰撞中系统动量是否守恒的同时，探究两球的弹性碰撞机械能守恒的表达式。 热点考向·破译 考向1 拓展创新实验 例4（2026·江苏盐城·模拟预测）物理兴趣小组设计了如图甲所示的装置来验证动量守恒定律。O点为圆轨道竖直直径和水平挡板的交点。A球质量为，B球质量为（），两球均看作质点；先让A球从右侧轨道上某一高度由静止释放，经过圆轨道最高点后做平抛运动，记下水平挡板上的落点M；然后在圆轨道最高处放上B球（由一小支架支撑），再让A球从同一位置由静止释放，当A球到达轨道最高点时，与B球发生对心碰撞，碰后两球平抛落在水平挡板上，记录两球的落点。 (1)在调节水平挡板时，发现挡板上水平仪中的气泡在右侧，如图乙所示，此时应将水平挡板左侧适当调________（选填“高”或“低”）。 (2)关于本实验，下列说法正确的是______。 A．需要测量圆弧轨道最高点到水平挡板之间的距离 B．轨道的摩擦力对实验没有影响 C．只能用A球撞击B球，不能用B球撞击A球 (3)设，，，当关系式________成立，即可验证两球碰撞过程动量守恒（用字母、、、、表示）。 (4)实验中更换不同质量的B球（质量仍然大于A球），将小球A多次从轨道同一位置由静止释放，与不同质量的B球对心相碰，分别记录对应的落点到O点距离。以为横坐标、为纵坐标作出图像。若该碰撞为弹性碰撞，则下列图像可能正确的是______。 A． B． C． D． (5)某同学认为：A球释放的位置越高越好。你是否同意这一观点？并说明理由________。 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（2025·广东·高考真题）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，示数如图所示，读数_________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_________。证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2位有效数字）。 【答案】(1)8.260/8.261/8.259 (2) 时间相等 = 0.56 【详解】（1）根据题意，由图可知，小球的直径为 （2）②[1]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[2]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[3]根据题意可知，碰撞前小车2的速度为 碰撞后，小车1和小车2的速度分别为， 则碰撞后两小车总动能与碰撞前小车2动能的比值为 1 / 15 学科网（北京）股份有限公司 $null