第1章 第4节 实验：验证动量守恒定律-【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）

第4节　实验：验证动量守恒定律

一、实验目的

验证碰撞中的动量守恒。

二、实验原理

在一维碰撞中，测出物体的质量(m1，m2)和碰撞前、后物体的速度(v1，v1′，v2，v2′)，算出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后动量是否相等。

三、实验器材

方案一　研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒

气垫导轨、数字计时器、天平、滑块(两个)、光电门、挡光片、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥。

方案二　研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒

斜槽、大小相等质量不同的小球两个、重垂线、白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规、三角板。

四、实验步骤

方案一　研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒

本方案中，我们利用气垫导轨来减小摩擦力，利用数字计时器测量滑块碰撞前后的速度。实验装置如图甲所示。可以通过在滑块上添加已知质量的物块来改变碰撞物体的质量。

本实验可以研究以下几种情况。

1.选取两个质量不同的滑块，在两个滑块相互碰撞的端面装上弹性碰撞架(图乙)，滑块碰撞后随即分开。

2．在两个滑块的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥(图丙)，碰撞时撞针插入橡皮泥

中，使两个滑块连成一体运动。如果在两个滑块的碰撞端分别贴上尼龙搭扣，碰撞时它们也会连成一体。

3．原来连在一起的两个物体，由于相互之间具有排斥的力而分开，这也可视为一种碰撞。在两个滑块间放置轻质弹簧，挤压两个滑块使弹簧压缩，并用一根细线将两个滑块固定。烧断细线，弹簧弹开后落下，两个滑块由静止向相反方向运动(图丁)。

方案二　研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒

如图甲所示，让一个质量较大的小球从斜槽上滚下来，与放在斜槽水平末端的另一质量较小的同样大小的小球发生碰撞，之后两小球都做平抛运动。

1．取两个大小相同的小球，测出它们的质量m1、m2。

2．按图甲所示安装好实验装置并使斜槽末端水平。

3．在地上铺一张白纸，在白纸上铺放复写纸。

4．在白纸上记下重垂线所指的位置O(图乙)，它表示两个小球做平抛运动的初始位置的水平投影。

5．先不放被碰小球，让入射小球从斜槽上某一高度处静止滚下，重复10次，用圆规画一个尽可能小的圆，把所有的小球落点圈在里面，圆心就是入射小球发生直接平抛的落地点P(图丙)。

6．把被碰小球放在斜槽的末端，让入射小球从同一高度由静止滚下，使它们发生正碰，重复10次，仿照上一步骤得到入射小球落地点的平均位置M和被碰小

球落地点的平均位置N(图丙)。

7．过O和N在纸上作一直线。

8．用刻度尺量出线段OM、OP、ON的长度。

9．把两小球的质量和相应的数值代入m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，看看是否成立。

五、注意事项

1．若利用气垫导轨进行验证，调整气垫导轨时，应注意利用水平仪确保导轨水平。

2．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。

题型一　教材原型实验

在“验证动量守恒定律”实验中，实验装置如图甲所示，实验原理如图乙所示。

(1)实验室有如下三个条件已知的小球A、B、C，则实验时入射小球应该选取___________(填选项前的字母)。

(2)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9个印迹，如果用画圆法确定小球的落点P，如图丙所画的三个圆最合理的是