第一章 4. 实验：验证动量守恒定律-【新课程能力培养】2026-2027学年高中物理选择性必修第一册练习手册（人教版）

N 高中物理选择性必修第一册（人教版） 4.实验：验证动量守恒定律 基础练可 知识点1实验思路 C.把白纸铺在地面上，在白纸上记下重 1.在做“验证动量守恒定律”实验时，安装 锤所指位置O,在白纸上铺好复写纸。 斜槽轨道，应让斜槽末端的切线保持水 D.任取一球a,让其多次从斜槽轨道上同 平，这样做的目的是使（) 一高度处滚下，在纸上找出平均落点， A.入射球得到较大的速度 记为P。 B.入射球离开斜槽末端时的速度为水平 E.将另一球b放在斜槽末端，再让a球多 方向 次从斜槽上同一位置滚下，找出两球 C.入射球与被碰球碰撞的动能无损失 碰后在纸上的平均落点，记为M和N。 D.入射球与被碰球碰后均能从同一高度 F.用刻度尺量出平均落点P、M、N到O 飞出 点的距离OP、OM、ON。 2.在做“验证动量守恒定律”实验时，入射 G.计算a、b两球碰前总动量p1=maOP, 球每次滚下都应从斜槽上的同一位置且无 碰后总动量p2=ma·OM+m.·ON,比较 初速度释放，这是为了使() P1和P是否相等，得出实验结论。其 A.小球每次都能水平飞出槽口 中，这个学生的实验步骤中的错误和 B.小球每次都以相同的速度飞出槽口 遗漏之处是： C.小球在空中飞行的时间不变 (1) D.小球每次都能对心碰撞 (2) 知识点2实验步骤 知识点3数据分析 3.在“验证动量守恒 4.在做“验证动量守恒定律”实验时，所用 定律”时，实验装 钢球的质量m=17g,玻璃球的质量为 置如图所示，一名 m2=5.1g,某次实验得到如图所示的记录 同学设计的主要实 MP N 纸，其中P点即为入射小球单独落下10 验步骤如下： 第3题图 次的落点，M和N点即为两球相碰并重 A.在桌边固定斜槽碰撞实验器（即斜槽 复10次的落点，O是斜槽末端投影点。 轨道)，调整轨道末端水平。 B.用天平称出两球质量ma和m。 14)练 第一章动量守恒定律 单位：cm (2)若小球飞行时间为0.1s,则入射小 0 12 20 28 球碰前的动量P1= kgms,碰 第4题图 后两球动量p'= kg.m/s,p2'= (1)安装和调整实验装置的主要要求： kgm/s。 (保留两位有效数字) 提升练 5.(多选)在利用气垫导轨探究碰撞中的不变 ⑦读出滑块通过两个光电门的挡光时间分 量实验中，哪些因素可导致实验误差( 别为滑块1通过光电门1的挡光时间 A.导轨安放不水平 △t1=10.01ms,通过光电门2的挡光时 B.小车上挡光板倾斜 间△t2=49.99ms,滑块2通过光电门2 C.两小车质量不相等 的挡光时间△t3=8.35ms; D.两小车碰后黏合在一起 ⑧测出挡光片的宽度d=5mm,测得滑块 6.某实验小组利用气垫导轨及光电门做“验 1(包括撞针)的质量为m=300g,滑 证动量守恒定律”实验。气垫导轨装置如 块2（包括弹簧）的质量为m2=200g。 图所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑 (2)数据处理与实验结论： 块、弹射架、光电门等组成。 ①实验中气垫导轨的作用： 光电门1 滑块2 光电门2 b. ②碰撞前滑块1的速度1为 第6题图 m/s;碰撞后滑块1的速度v2为 (1)下面是主要的实验步骤： m/s;滑块2的速度v3为 ①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节 ms。(结果保留两位有 旋钮，使导轨水平； 效数字) ②向气垫导轨通入压缩空气； ③在误差允许的范围内，通过本实 ③接通光电计时器； 验，同学们可以探究出哪些物理 ④把滑块2静止放在气垫导轨的中间： 量是不变的？通过对实验数据的 ⑤滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳； 分析说明理由。（至少回答两个 ⑥释放滑块1，滑块1通过光电门1后与 不变量)》 滑块2碰撞，碰后滑块1和滑块2依次 a. 通过光电门2，两滑块通过光电门2后 b 依次被制动： 15速度vA方向为正方向，根据动量守恒定律得mw-mg= 3m,解得：=寸e02ms。（2)A先水平向右做 匀减速直线运动，B先水平向左做匀减速直线运动，此 过程，C由于受到的A、B的摩擦力大小相等、方向相 反，C保持静止状态，由于A的初动量大于B的初动 量，B的速度先减至0，然后B、C一起水平向右做匀 加速直线运动，当三个物体的速度相同时，三个物体一 起以共同的速度水平向右做匀速直线运动。 8.(1)-2m/s,负号表示碰撞后小车向左运动 (2)4Ns【解析】(1)碰撞过程小车与小球动量守恒， 根据动量守恒定律有mo=Mv+m心1，解得v1=-2m/s,负 号表示碰撞后小车向左运动。(2)当弹簧被压缩至最 短时，物块与小车共速，设小车速度为2，根据动量守 恒定律有moo+mw1=(mo+m)v2,解得v2=2m/s。设从碰撞 后瞬间到弹簧被压缩到最短的过程中，弹簧弹力对小车 的冲量大小为I,根据动量定理由I=m2-m,解得I= 4Ns。 9.Y6【解析】A、B两球之间压缩一根轻弹簧， 3 当用板挡住A球而只释放B球时，弹性势能完全转化 为B球的动能，以一定的初速度抛出，由抛出水平位移 可确定弹簧的弹性势能。当用同样的程度压缩弹簧，取 走A左边的挡板再将A、B同时释放，由动量守恒定律 与机械能守恒定律可求出B球获得的速度，再由平抛运 动规律可算出抛出的水平位移。当用板挡住A球而只 释放B球时，B球做平抛运动。设高度为h,则有h= 分e矿①，=芹②，所以性势能为E=分mi 紧。当用同样的程度压缩弹黄，取走A左边的挡板， 将A、B两球同时释放，由动量守恒定律可得0=2wA'- mg',所以vA':B'=1:2。因此A球与B球获得的动能之 比B:E=12.所以B球的获得动能为E=,那 么B球抛出的初速度为-√雾，则平抛后落地水平 位移为S=pn=V6。 3 10.(1)(M+m)vg-me (2)mo-Moo M m+M (3)52ms【解析】(1)甲将箱子推出的过程中， 参考答察与解析。 甲和箱子组成的系统动量守恒，以的方向为正方 向，由动量守恒定律得(M+m)o=m+Mm1,解得D1= M+m加一m。(2)箱子和乙作用的过程中也遵循动 M 量守恒，以箱子的速度方向为正方向，由动量守恒定律 得mm-Mo=(m+M加2，解得=m-Mn。(3）甲、乙 m+M 不相撞的条件是v1≤2，其中1=2为甲、乙恰好不相撞 的条件。即M+m)。m≤m-o,代入数据得u≥ M m+M 5.2m/s。所以箱子被推出的速度不小于5.2ms时，甲、 乙不相撞。 m4.实验：验证动量守恒定律 基础练习 1.B【解析】安装斜槽轨道，应让斜槽末端的切线 保持水平，以保证小球飞出后做平抛运动，进一步可以 用水平位移代替水平速度。 2.B【解析】入射球每次滚下都应从斜槽上的同一 位置且无初速释放，目的是小球每次都以相同的速度飞 出槽口，这样可以重复多次实验，求落点平均值。 3.(1)步骤D中应取质量大的球作为人射球 (2)步骤E中应使入射小球从斜槽的同一位置由静止开 始滚下 4.(1)斜槽末端切线水平(2)3.4×1022.0×102 1.4×102 提升练习 5.AB【解析】导轨不水平，小车速度将受重力影 响。挡光板倾斜会导致挡光板宽度不等于挡光阶段小车 通过的位移，导致速度计算出现误差。 6.(2)①a.大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而 引起的误差b.保证两个滑块的碰撞是一维的②0.50 0.100.60③a.碰撞前后系统动量不变b.系统碰 撞前后总动能不变c.系统碰撞前后质量不变【解析】 (2)①a.大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的 误差。b.保证两个滑块的碰撞是一维的。 5x103 ②滑块1碰擅之前的速度00x0m6≈ .d5x103 0.50ms:滑块1碰撞之后的速度&。499X10k d5x10 010m:滑块2碰撞之后的速度，8310ms 39 高中物理选择性必修第一册（人教版） 0.60m/s ③.碰撞前后系统动量不变。原因：系统碰撞之前 mw=0.15kgms,系统碰撞之后mw2+m23=0.15kgm/s。 b.碰撞前后系统总动能不变。原因：系统碰撞之前 1 的总动能E=)mi0.0375J。系统碰撞之后的总动能 Be}m+号m侧=0375】，所以系统碰撞前后总动能 1 相等。 c.系统碰撞前后质量不变。 5.弹性碰撞和非弹性碰撞 基础练习 1.D【解析】因碰撞为弹性碰撞，首先在1球与2 球碰撞过程中，动量守恒且动能也守恒，又因两球质量 相等，所以两球交换速度；同理2球与3球碰撞时也交 换速度，所以v1=2=0,v3=U0。 2.C【解析】物体与车厢的碰撞为完全非弹性碰撞， 根据动量守恒定律m=(M+m,解得=Wm,C 正确。 3.D【解析】选向右为正方向，则A的动量p=m· 2ro=2mo。B的动量Pg=-2mo。碰前A、B的动量之和 为0，根据动量守恒，碰后A、B的动量之和应为0，D 正确。 4.4.5m/s【解析】因铁轨摩擦力比较小，所以挂车 过程中动量守恒，设机车相撞前速度为，根据动量守 恒定律得Mo=(M+4m)(r△)，解得vo=4.5m/s。 5.()答(2)A、B碰擅过程，AE=3功 4 【解析】(1)研究钢球A下摆过程，设钢球A摆到最 低点时速度为o,根据机械能守恒定律3mg~h=号·3mi, 解得vA=V2gh。 在最低点钢球A与泥球B碰撞，水平方向不受外 力，动量守恒。根据动量守恒定律3mwA=(3m+m)v旭， 解得e=子V2g幼。 钢球A、泥球B一起向上摆动时，根据机械能守恒 定律有加g1号4ma,解得H= 169 (2)钢球A、泥球B碰撞过程损失机械能△E= 1 40 3m-4mw-子m动。 6.AD【解析】若碰后A球速度为0，则碰后B球 必然反向运动，此时总动量与碰后B球运动方向一致， 根据动量守恒定律，碰前A的动量一定大于B的动量， A正确。同理若碰后B球速度为0，则碰前A的动量一 定小于B的动量，D正确。 提升练习 7.A【解析】根据题给条件，三次碰撞均遵循动量 守恒定律。因球碰撞后被弹回向反方向运动，所以， 球动量变化最大，所以A球的动量增量也最大，所以 A球获得的动量也最大。 8.AD【解析】根据题给条件，木块与子弹组成的 系统动量守恒，所以，木块增加的动量等于子弹减少的 动量，A正确，B错误：因子弹穿过木块时，会产生热 能，所以木块增加的动能小于子弹减少的动能，D正 确，C错误。 9.左边，0.5m【解析】根据题意，物体B飞离平 台后做平抛运动，在竖直方向有， 解得t=0.5s。 物体B离开平台的速度为“g头=4ms, 碰撞过程中，A与B组成的系统动量守恒，所以 mAo=mPA+mEB,解得DA=-1m/S。 物体A落在平台左边，离平台边缘的水平距离x= vt=0.5m。 10.距离平板车左边缘0.18m处【解析】根据题 意，车厢与平板车碰撞过程中动量守恒，根据动量守恒 定律得Mvo=(M+m)D1, 解得v1=0.9m/s。 锅球飞离平台后做平地运动，在竖直方向有仁了， 解得t=0.6s 钢球落点离平板车左边缘的水平距离x=(o-v1)t= 0.18m。 11.m2>3m,【解析】根据题意，两球碰撞过程中动 量守恒，动能也守恒，则有 1 mwo-mtm2.2mi=2 mi+2ma. 解得o mr+m2