1.4 实验验证动量守恒定律(Word练习)-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中物理选择性必修第一册（教科版）

**基本信息** 本练习聚焦“验证动量守恒定律”实验，通过基础操作、综合应用到创新设计的三层梯度，覆盖实验原理、数据处理及误差分析，强化科学探究与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础操作层|实验装置调节与基本公式推导|第1题导轨水平调节，第2题平抛落点确定| |综合应用层|数据处理与误差分析|第3题单摆模型动量守恒验证，第4题百分误差计算| |创新拓展层|装置改造与图像应用|第5题木板移动实验改进，第6题y-x²图像斜率应用|

4.实验：验证动量守恒定律 1.（2026•四川达州期末）某实验小组利用如图甲所示的装置来验证动量守恒定律，滑块P、Q上都固定有遮光条，已知滑块P、Q的质量分别为m1、m2（均包括遮光条），两遮光条宽度相同。请回答下列问题。 （1）接通气源后，调节气垫导轨的充气源，轻推滑块Q使其从轨道最左端向右运动，发现滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间。为使导轨水平，可旋转调节旋钮使轨道左端适当　　　　（选填“升高”或“降低”）。 （2）将滑块Q静止放在两光电门之间，然后将滑块P在圆弧轨道上由静止释放，若滑块P与滑块Q发生碰撞粘合在一起，滑块P经过光电门1、光电门2时，遮光条的挡光时间分别为t1、t2。若关系式=　　　　成立，则碰撞过程系统动量守恒。 2.（2026•四川南充高二上期中）如图甲所示为“验证动量守恒定律”的实验装置。 （1）实验中，必须要测量的物理量有　　　　。 A．小球开始释放的高度h B．小球抛出点距地面的高度H C．小球做平抛运动的水平距离 D．小球A、B的质量m1、m2 （2）小球释放后落在复写纸上会在白纸上留下印迹，如图丙所示。多次试验后，白纸上留下了7个印迹，如果用画圆法确定小球的落点P，图中画的三个圆最合理的是　　　　（填字母代号）； （3）若某次实验时，A、B两钢球落地点分布如图乙所示，M、P、N与O点（O点是水平轨道末端正下方的投影）距离分别为x1、x2、x3，若满足　　　　（用m1、m2、x1、x2、x3表示），则该碰撞前后动量守恒。 3.某实验小组设计实验来验证动量守恒定律，实验装置如图，铁架台的顶端固定量角器，量角器的上边水平。两根轻绳，一端系于铁架台顶端，另一端分别连接A、B两个钢制小球，质量分别为mA、mB，且两小球球心到悬点的距离相等。现将小球A拉起至轻绳与竖直方向夹角为α，由静止释放后与静止于悬点正下方的小球B发生对心碰撞，碰后A、B两球摆至最大高度时轻绳与竖直方向的夹角分别为β、θ，如图所示。空气阻力不计。 （1）由图可知，小球A的质量mA　　　　　（选填“大于”“小于”或“等于”）小球B的质量mB。 （2）此实验中　　　　（选填“需要”或“不需要”）测量轻绳长度L。若两小球碰撞满足　　　　　　　　　　　　 　 　　，则两小球碰撞过程中动量守恒。 4.如图1所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道末端碰撞前后的动量关系：先安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重垂线所指的位置O。 接下来的实验步骤如下： 步骤1：不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上，重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置P； 步骤2：把小球2放在斜槽末端边缘位置B，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞；重复多次，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置M、N； 步骤3：用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度。 （1）上述实验除需测量线段OM、OP、ON的长度外，还需要测量的物理量有　　　　　　　　。（写出物理量及相应符号） （2）若测得各落点痕迹到O点的距离：OM=2.68 cm，OP=8.62 cm，ON=11.50 cm，并知小球1、2 的质量比为2∶1，则系统碰撞前总动量p与碰撞后总动量p′的百分误差=　　　%（结果保留一位有效数字）。 （3）完成上述实验后，实验小组成员小红对上述装置进行了改造，小红改造后的装置如图2所示。使小球1仍从斜槽上A点由静止滚下，重复实验步骤1和2的操作，两球落在以斜槽末端为圆心的圆弧上，平均落点为M′、P′、N′。测量轨道末端到M′、P′、N′三点的连线与水平方向的夹角分别为α1、α2、α3，则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为　　　　　（用所测物理量的符号表示）。 5.在“验证动量守恒定律”实验中，实验装置如图所示，按照以下步骤进行操作： ①在平木板表面钉上白纸和复写纸，并将该木板竖直立于紧靠槽口处，将小球a从斜槽轨道上固定点处由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O； ②将木板水平向右移动一定距离并固定，再将小球a从固定点处由静止释放，撞到木板上得到痕迹B； ③把小球b静止放在斜槽轨道水平段的最右端，让小球a仍从固定点处由静止释放，和小球b相碰后，两球撞在木板上得到痕迹A和C。 （1）下列措施可减小实验误差的是　　　　。 A．斜槽轨道必须是光滑的 B．每次实验均重复几次后，再记录平均落点 C．a球和b球的半径和质量满足ra=rb和 ma＜mb （2）为完成本实验，必须测量的物理量有　　　　。 A．a球开始释放的高度h B．木板水平向右移动的距离L C．a球和b球的质量ma、mb D．O点到A、B、C三点的距离y1、y2、y3 （3）只要验证等式　　　　　　　　　　成立，即表示碰撞中动量守恒。［用（2）中测量的物理量表示］ 6.（2026•四川省新高考教研联盟高三一模考试）某实验小组用如图a所示的装置验证碰撞中的动量守恒。 （1）实验时，为测量碰撞前入射小球的速度大小，先将斜槽固定在贴有复写纸和白纸的木板边缘，调节槽口水平并使木板竖直；把小球放在槽口处，用铅笔记下小球在槽口时球心在木板上的水平投影点O，建立xOy坐标系。然后从斜槽上固定的位置释放小球，小球落到挡板上并在白纸上留下印迹。上下调节挡板进行多次实验，测量各印迹中心点的坐标，并绘制“y－x2”图线如图b所示。由y－x2图线求得斜率k1，小球平抛运动的初速度表达式为v0=　　　　（用斜率k和重力加速度g表示），代入图b中的数值，可得v0=　　　　m/s（重力加速度g=10 m/s2，结果保留2位有效数字）。 （2）把被碰小球静置于斜槽轨道末端，让入射小球仍从斜槽同一位置由静止释放，两球在斜槽末端碰撞，碰后两小球从斜槽末端水平抛出，用与（1）同样的方法绘制出两球平抛过程的“y－x2”图线如图c所示，图中直线的斜率分别为k2、k3，已知k2＞k3。验证碰撞中两球组成的系统动量守恒的表达式为　　　　　　　　　　。（用入射小球质量m1，被碰小球质量m2和k1、k2、k3表示） 答案 4.实验：验证动量守恒定律 1.（1）升高　（2） 解析：（1）轻推滑块Q使其从轨道最左端向右运动，滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间，表明滑块通过光电门1的速度大于通过光电门2的速度，滑块做减速运动，表明轨道左侧低右侧高，为使导轨水平，可旋转调节旋钮使轨道左端适当升高。 （2）根据光电门测速原理可知，碰撞前后的速度 v1=，v2= 根据动量守恒定律有m1v1=v2 解得=。 2.（1）CD　（2）C　（3）m1x2=m1x1＋m2x3 解析：（1）碰撞前入射小球的速度v0=，碰撞后入射小球的速度v1=，碰撞后被碰小球的速度v2=，以向右为正方向，由动量守恒定律可得m1v0=m1v1＋m2v2，整理可得m1x2=m1x1＋m2x3，实验需要测量小球的质量m1、m2与小球做平抛运动的位移，故选C、D。 （2）舍掉误差较大的点，用尽量小的圆把落点圈在一起，圆心即为小球的平均落地点，则图中画的三个圆最合理的是C。 （3）以向右为正方向，若满足动量守恒定律则有m1v0=m1v1＋m2v2 结合题意及公式v= 整理可得m1x2=m1x1＋m2x3。 3.（1）大于　（2）不需要　mA=mA＋mB 解析：（1）两球碰撞为弹性正碰，碰后两球均向左运动，可知mA大于mB。 （2）设碰前小球A的速度为vA，小球下摆过程机械能守恒，则mAgL（1－cos α）=mA，可得vA=，同理可得碰后两球的速度分别为vB′=，vA′=，由动量守恒定律得mAvA=mAvA′＋mBvB′，整理得mA=mA＋mB，不需要测量轻绳长度L。 4. （1）小球1和小球2的质量m1和m2　（2）2 （3）m1=m1＋m2 解析：（1）因为平抛运动的时间相等，所以用水平射程可以代替速度；根据动量表达式知，除了测量线段OM、OP、ON的长度外，还需要测量的物理量是小球1和小球2的质量m1、m2。 （2）因m1＞m2，则小球1碰后不会反弹，则M、N分别是碰后小球1、2的平均落点。系统碰撞前的总动量p=m1，碰撞后的总动量p′=m1＋m2，知小球1、2的质量比为2∶1，则可解得=2%。 （3）设圆弧半径为R，则对于从轨道末端到M′的运动，由平抛运动规律可知Rcos α1=v1t1，Rsin α1=g，联立解得v1=，对于从轨道末端到P′、N′点的运动，同理可得v0=，v2=，而要验证的关系式为m1v0=m1v1＋m2v2，将v0、v1、v2代入可得m1=m1＋m2。 5.（1）B　（2）CD　（3）=＋ 解析：（1）本实验是“验证动量守恒定律”的，所以实验误差与斜槽轨道的光滑程度无关，A错误；每次实验均重复几次后，再记录平均落点，这样可减小实验误差，B正确；要产生正碰，a球和b球的半径需满足ra=rb，为防止两球碰撞后a球反弹，质量要满足ma＞mb，C错误。 （2）每次a球释放的高度h确定不变就可以，不用测量h值，A错误；因为小球每次打在木板上时，水平方向的位移相等，所以不需测量木板水平向右移动的距离L，B错误；要验证动量守恒定律，必须测量a球和b球的质量ma、mb，C正确；需要计算小球运动的时间，则要测量O点到A、B、C三点的距离y1、y2、y3，D正确。 （3）a、b两球碰撞后做平抛运动， 由L=vt和y=gt2，可得v=， 则由动量守恒定律可得mav0=mav1＋mbv2 即ma=ma＋mb 整理得=＋ 若表达式=＋成立，即表示碰撞中动量守恒。 6.（1）　0.80　（2）=＋ 解析：（1）根据平抛运动规律可得x=v0t，y=gt2，联立可得y=g2=x2，可知y－x2图像的斜率为k=，解得小球平抛运动的初速度为v0=，代入数据，得v0==0.80 m/s。 （2）动量守恒的表达式m1=m1＋m2，化简得=＋。 4 / 4 学科网（北京）股份有限公司 $