第1章 第4节 分层训练能力提升-【优学精讲】2026-2027学年高中物理选择性必修一同步教参（教科版）

1．如图甲所示，用“碰撞试验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前、后的动量关系。

(1)两小球质量的关系应满足___________。

A．m1＝m2 B．m1＞m2　

C．m1＜m2

(2)实验中，直接测定小球碰撞前、后的速度是不容易的。但是，可以通过仅测量____________________________________________________

(填选项前的序号)，间接地解决这个问题。

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射程

(3)如图乙是多次实验(每次约束两球的位置均相同)得到的其中一个钢球的落点分布图，请你写出确定其平均落点的方法：________________________________

___________________________________________________________________。

若两球相碰前、后的动量守恒，其表达式可表示为____________________________________________________________________。

解析：(1)根据题意，为了保证入射球碰撞后不反弹，则有m1＞m2。

(2)验证动量守恒定律实验中，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前、后的动量关系时，直接测定小球碰撞前、后的速度是不容易的，根据平抛运动规律，若落地高度不变，则运动时间不变，因此可以用水平射程大小来体现速度大小，故需要测量水平射程。

(3)用圆规作一尽可能小的圆，将大部分落点圈在圆内，圆心即为平均落点。若两球相碰前、后的动量守恒，则有m1v0＝m1v1＋m2v2，由于做平抛运动的下落高度相同，则运动时间相同，则有m1v0t＝m1v1t＋m2v2t，可得m1·OP＝m1·OM＋m2·ON。

答案：(1)B　(2)C　(3)见解析　m1·OP＝m1·OM＋m2·ON

2．某同学利用如图所示装置验证碰撞过程动量守恒，已知弹簧的弹性势能Ep＝kx2，其中k是弹簧的劲度系数，x是弹簧的形变量。

实验步骤如下：

a．两压力传感器上分别固定轻质短弹簧，将压力传感器固定在气垫导轨两端；

b．将滑块静止地放在气垫导轨上，当气垫导轨充气时，发现滑块向左端滑动，要调节气垫导轨水平，需将气垫导轨的___________(选填“左侧”或“右侧”)调高些；

c．气垫导轨调节水平后，将粘有少量橡皮泥的滑块A静置在气垫导轨上，将同样的滑块B放在气垫导轨上并压紧右侧的弹簧，从压力传感器上读出弹力F1；

d．由静止释放滑块B，B与A碰撞后连在一起向左运动，并与左侧的弹簧碰撞，从左侧压力传感器上读出弹力最大值F2。

结合实验步骤，回答以下问题：

(1)设滑块B与A碰撞之前的速度为v1，则v1与F1的关系为___________。

A．v1∝F1 B．v1∝F

C．v1∝

(2)若两滑块碰撞前后动量守恒，则应满足的表达式为___________。

A．F1＝F2 B．F1＝F2

C．F1＝2F2

(3)若滑块A上没有粘上橡皮泥，忽略B与A碰撞过程中的动能损失，则碰后A压缩左端的弹簧，左端压力传感器的读数F2＝___________(用F1表示)。

(4)实验中没有考虑A上橡皮泥的质量，会影响实验的精确度，请给出实验改进建议________________________________________________________________

_________________________________________________________________。

解析：将滑块静止地放在气垫导轨上，当气垫导轨充气时，发现滑块向左端滑动，说明导轨右侧偏高，要调节气垫导轨水平，需将气垫导轨的左侧调高些。

(1)设滑块质量为m，B与A碰撞之前的速度为v1，则有Ep＝kx＝＝，根据能量守恒定律有Ep＝mv，联立可得v1＝·F1∝F1，故选A。

(2)由题意，根据(1)问分析，同理可得出两滑块碰后的速度大小v2＝F2，若两滑块碰撞前后动量守恒，则满足的表达式为mv1＝2mv2，可得F1＝F2，故选B。

(3)若滑块A上没有粘上橡皮泥，忽略B与A碰撞过程中的动能损失，则有mv1＝mv1′＋mv2′，mv＝mv1′2＋mv2′2，求得v1′＝0，v2′＝v1，即两滑块碰后，发生速度交换，则碰后A压缩左端的弹簧，左端压力传感器的读数F2＝F1。

(4)实验中由于A上有橡皮泥，使得两滑块的质量不相等，在没有考虑A上橡皮泥的质量时会影响实验的精确度。为了提高实验的精确度，可以在滑块B上粘上同样质量的橡皮泥，这样就能保证两滑块的质量相等。

答案：左侧　(1)A　(2)B　(3)F1　(4)在滑块B上粘上同样质量的橡皮泥

3．(2026·贵州铜仁市期中)用如图所示的装置可以“验证动量守恒定律”，在滑块A和B相碰的端面上装有弹性碰撞架，它们的上端装有等宽的挡光片。

(1)实验前需要调节气垫导轨水平：在轨道上只放滑块A，轻推一下滑块A，其通过光电门1和光电门2的时间分别为Δt1、Δt2，当Δt1___________(选填“>”“＝”