练案6 第一章 4. 实验：验证动量守恒定律-【成才之路·练案】2026-2027学年高中物理选择性必修1同步新课程学习指导（人教版）

练案[6] 0.695m/s;mpv'+m之iz'=0.417kg·m/so (3)在误差允许范围内，碰撞前后两个小车的总动量是守 基础巩固练 恒的。 1.见解析 4.(1)B(2)<(3) F。(4)D 解析：(2)①A.大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起 /km 的误差。B.保证两个滑块的碰撞是一维的。 解析：(1)不需要测量弹簧原长，A错误；在使用之前将压力传 d 5×10-3 ②碰撞之前滑块1的速度4=品=10O1X10ms 感器调零，为后续实验和测量工作打下基础，B正确；m1、m2 在气垫导轨上做匀速运动，不需要测出初始时m1、m,到左右 0.50m/s; 两侧压力传感器的距离，C错误；压缩弹簧所需时间对实验没 d5×10-3 碰撞之后滑块1的速度立，499×10ms≈010m/s: 有影响，不需要测量，D错误。 (2)为使m2与m1碰撞后反弹，需保证m2<m1。 碰撞之后滑块2的速度= 5×10-3 458.35×10m/s≈ ()释故品首，弹黄的殊性券能为E,=宁=宁() 0.60m/so F21 ③系统碰撞之前m1=0.15kg·m/s,系统碰撞之后m12+ 分，弹性势能转化为动能，即=)，防碰前初速 m2U3=0.15kg·m/so F 通过实验结果，可得结论：在实验误差允许的范围内，两滑块 为%=- 相互作用的过程，系统的动量守恒。 (4)同理(3)可求出碰撞后两球速度。 2.(1)BCDF(2)B(3)ACD(4)AFG(5)见解析(6)AD 解析：(I)BCDF,其中圆规用于找小球的平均落点。 根据动量守恒m, Fo=m F-m √/km2 km -√km2 (2)为防止小球反弹，要求入射小球质量大于被碰小球质量， 即m1>m2,故选B。 得需要验证的表达式为F。√m2+F2√m=F√m,故 (3)为保证两球碰撞后从同一高度做平抛运动，斜槽轨道未端 选D。 要调成水平。为保证实验有较好的可重复性以减小误差，实5.(1)AC(2)m1√几E=m1√，+m2√D, 验中要求入射小球每次从同一高度由静止滚下。不需要斜槽 解析：(1)线段长度的测量存在偶然误差，对实验结果可能产 轨道必须光滑。为保证是正碰，m1和m2的球心必须在同一 生误差，故A正确；只要每次都在轨道同一位置静止释放质量 高度，故选ACD。 为m的球，就可以保证碰撞前速度大小相等，轨道是否光滑 (4)本实验必须测量的是两小球的质量m1和m2,入射小球 对本实验无影响，故B错误；本实验是用平抛运动规律间接测 m,单独飞出的水平距离和两小球m,和m,相碰后各自飞出： 量速度，若轨道未端不水平，就不是做平抛运动，对实验结果 的水平距离。因小球脱离槽口未端后做的是相同高度的平抛 会造成误差，故C正确；本实验斜面倾角一定，不需要测量高 运动，因此两球碰后落地时间相等，故可以利用水平距离代替 度的具体值（证明见下面解析），故D错误。 水平速度，所以不需要测量桌面离地的高度及两小球碰后落 (2)设斜面倾角为0，对于平抛运动有： 地的时间。故选AFGo (5)设m1=3m,m2=2m, x=Leos 0=h=Lsin 0 则5=0P=43.50×102 /s,m=1.305m gLcos0 t 解得：o= √2sm0,可见平抛初速度与亿成正比， '=04_1350×10 即e:n:p=√E:√：√E, t m/s,m,'=Q405m 2=0,52'=0N_45.00×102 若两球相碰前后的动量守恒，需满足： t t /s,m2,'=0.9m t m ve =m vo +mvg, m1%'+m12'=L.305m 联立得：m1√几E=m1√/L,+m2√LF。 练案[7] 则知m11=m1'+m22',故碰撞前后动量守恒。 (6)两小球必须正碰，所以A正确；轨道不光滑不影响实验数 基础巩固练 据测量，B错误；由于每次做平抛运动高度相同，所以时间相1.A碰撞是十分普遍的现象，它是指相对运动的物体相遇时在 同，所以不需要测时间，C错误；测量水平距离时有测量误差， 极短时间内它们的运动状态发生显著变化的过程；一般内力 D正确。 远大于外力，系统动量守恒，动能不一定守恒：如果碰撞中机 3.(1)BCDE(2)0.4200.417 械能守恒，就叫作弹性碰撞；微观粒子的相互作用同样具有短 (3)在误差允许范围内，碰撞前后两个小车的总动量是守恒的 时间内发生强大内力作用的特点，所以仍然是碰撞，故A 解析：(1)观察打点计时器打出的纸带，点迹均匀的阶段BC 正确。 应为小车甲与乙碰前的阶段，CD段点迹不均匀，故CD段应2.BD设碰撞前保龄球的速度为，根据动量守恒定律有 为碰撞阶段，甲、乙碰撞后一起做匀速直线运动，打出间距均 M,=M,'+2,解得v1=2.9m/s,故A错误，B正确；保龄球 匀的点，故应选DE段计算碰后共同的速度。 和球瓶组成的系统初，末动能分别为E。=M,2=21.025J, (2)碰前g-是=105ms,=0:m+% 6u=h,”+m:2=16,5J,因为<，所以该碰撞 0.420kg·m/s。碰后两者速度相同，v′=vz'= LDE = △t 为非弹性碰撞，故C错误，D正确。 -243练案[6] 第一章4.实验：验 2 基础巩固练 1.某同学利用气垫导轨做“验证动量守恒定律” 的实验，气垫导轨装置如图所示，所用的气垫 导轨装置由导轨、滑块、弹射架、光电门等 组成。 光电门1 光电门2 滑块 滑块2 (1)实验的主要步骤 ①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节 旋钮，使导轨水平。 ②向气垫导轨通入压缩空气。 ③接通数字计时器。 ④把滑块2静止放在气垫导轨的中间。 ⑤滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡 皮绳。 ⑥释放滑块1，滑块1通过光电门1后与 左侧带有固定弹簧（未画出）的滑块2碰 撞，碰后滑块2和滑块1依次通过光电门 2,两滑块通过光电门2后依次被制动。 ⑦读出滑块通过光电门的挡光时间分别 为滑块1通过光电门1的挡光时间△t,= 10.01ms,通过光电门2的挡光时间△t2= 49.99ms,滑块2通过光电门2的挡光时 间△t3=8.35ms。 ⑧测出挡光片的宽度d=5mm,测得滑块 1的质量为m1=300g,滑块2（包括弹簧） 的质量为m2=200g。 (2)数据处理与实验结论 ①实验中气垫导轨的作用： A. B. ②碰撞前滑块1的速度v1为 m/s;碰撞后滑块1的速度2为 m/s;碰撞后滑块2的速度？为 m/s。(结果均保留两位有效数字) ③碰撞前系统的总动量为m11= 碰撞后系统的总动量为m1v2+m2v3= 由此可得实验结论： 159 证动量守恒定律 如图所示，斜槽轨道末 端水平，小球m1从斜槽 某一高度由静止滚下， 落到水平面上的P点。 今在槽口末端放一与m OM P N 半径相同的球m2,仍让 球m1从斜槽同一高度滚下，并与球m2正碰后 做平抛运动，球m1和m2的落地，点分别是M、 N。已知槽口末端在白纸上的投影位置为O 点。则： (1)需要的测量仪器或工具有 A.秒表B.天平C.刻度尺D.重锤 E.打点计时器F.圆规 (2)两小球质量的关系应满足 A.m=m2 B.m>m2 C.m<m2 (3)实验必须满足的条件 A.轨道末端必须是水平的 B.斜槽轨道必须光滑 C.入射小球m1每次必须自同一高度静止 释放 D.入射小球m1和被碰小球m2的球心在 碰撞瞬间必须在同一高度 (4)实验中必须测量的是 A.两小球的质量m1和m2 B.两小球的半径r1和r2 C.桌面离地的高度H D.小球起始高度 E.从两球相碰到两球落地的时间 F.小球m1单独飞出的水平距离 G.两小球m1和m2相碰后飞出的水平 距离 (5)若两小球质量之比m1:m2=3:2,两球落 点情况如图所示，则碰撞前后动量是否 守恒？ 单位：cm 0 M P N 3.50 4350 45.00 (6)对本实验产生误差的主要原因，表述正确 的是 A.碰撞前入射小球的速度方向与碰撞后 两小球的速度方向不在同一直线上 B.倾斜部分轨道对人射小球的摩擦 C.没有测量高度，无法算出具体的平抛 时间 D.测量长度的误差 3.某同学设计了一个用打点计时器验证动量守 恒定律的实验：在小车甲的前端粘有橡皮泥， 推动小车甲使之做匀速直线运动，然后与原来 静止在前方的小车乙相碰并粘合成一体，而后 两车继续做匀速直线运动，他设计的具体装置 如图所示。在小车甲后连着纸带，打点计时器 打点频率为50Hz,长木板一端下面垫着小木 片用以平衡摩擦力。 橡皮泥 打点计时器 长木板 小车 小车 纸带 甲 小木片 (1)若已得到打点纸带如图所示，并将测得的 各计数点间距离标在图上，A点是运动起 始的第一点，则应选 段来计算甲 的碰前速度，应选 段来计算甲和 乙碰后的共同速度。（以上两空均选填 “AB”“BC“CD”或“DE”) 8.40cm 10.50cm9.08cm6.95c (2)已测得小车甲的质量m甲=0.40kg,小车 乙的质量mz=0.20kg,由以上测量结果 可得：碰前m甲v甲+m乙v乙= kg·m/s;碰后m甲v甲'+mzvz'= kg·m/s(结果保留三位有效数字)。 (3)由(2)可得出的结论是 4.(2026·湖北高二期中)某同学用如图所示气 垫导轨和压力传感器验证动量守恒实验，实验 步骤如下： ①用托盘天平测出两滑块的质量m1、m2 ②将m2右移，压缩右侧弹簧至一定长度，然后 由静止释放m2,使得m2与m1碰撞后反弹 ③记录下m2释放时右侧压力传感器初始读数 F。和m2与m,碰撞后左侧压力传感器最大示 数F,和右侧压力传感器最大示数F, 两侧弹簧的劲度系数都为k,弹簧弹性势能的 表达式为尼，=d,其中6、x分别为弹簧的 劲度系数和形变量。 压力传感器 压力传感器 m m2 -00 气垫导轨← 160 (1)在实验之前还需要进行的实验操作有() A.测量弹簧的原长 B.在使用之前将压力传感器调零 C.测出初始时m1、m2到左右两侧压力传 感器的距离 D.记录下m1、m2碰撞后到压缩左右两侧 压力传感器到最大示数的时间 (2)为使m2与m1碰撞后反弹，需保证m2 m(选填“>”“=”或“<”)。 (3)m2碰前初速度为 (用题目所给 字母表示)。 (4)实验要验证的动量守恒表达式为() A.Fo=F F: √/m2√m1√/m2 B. 。-EF m2 mm C.Fom2 +F2m2 =F m D.F。√m2+F2√m2=F1√m 5.（2026·河南南阳高二检测)用如图所示的装 置可以验证碰撞中的动量守恒，AB为竖直面 内末端水平的轨道，斜面顶端与B端平齐。实 验时先让质量为m1的球从斜槽上某一固定位 置A由静止开始滚下，进入水平轨道后，从轨 道末端水平抛出，落到斜面上的E点；再把质 量为m2的球放在水平轨道末端，让m1球仍从 位置A由静止滚下，m,球和m2球碰撞后分别 落到斜面上的D、F点，图中D、E、F到抛出点 B的距离分别为LD、LE、LFo 6m1 (1)实验中造成误差的可能情况有 (填选项前的字母)。 A.线段BE、BD、BF长度的测量 B.轨道不光滑 C.轨道末端不水平 D.轨道末端到对应点的竖直高度未测量 (2)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可 表示为 (用题中所 给的已知字母表示)。