2026高考一轮总复习 物理课件_实验八　验证动量守恒定律_含解析

这是一份2026高考一轮总复习 物理课件_实验八　验证动量守恒定律_含解析，共62页。
　在一维碰撞中，测出相碰的两物体的质量m1、m2和碰撞前、后物体的速 度v1、v2、v1'、v2'，算出碰撞前的动量p＝ 及碰撞后的动量p' ＝ ，比较碰撞前、后动量是否相等。
m1v1'＋m2v2'　
二、实验方案及实验过程方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒1. 实验器材气垫导轨、数字计时器、天平、滑块（两个）、弹簧、细绳、弹性碰撞 架、胶布、撞针、橡皮泥等。
（1）测质量：用天平测出滑块的 ⁠。
（2）安装：正确安装好气垫导轨，如图所示。
（3）实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下 碰撞前、后的速度。
（4）改变条件，重复实验：
②改变滑块的 大小和方向。
（5）验证：一维碰撞中的动量守恒。
（2）验证的表达式：m1v1＋m2v2＝ ⁠。
方案二：研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒
斜槽、小球（两个）、天平、复写纸、白纸、圆规、铅垂线等。
2. 实验过程（1）测质量：用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为 ⁠ ⁠。
（2）安装：按照如图甲所示安装实验装置。调整固定斜槽使斜槽末 端 ⁠。
（3）铺纸：白纸在下，复写纸在上，且在适当位置铺放好。记下铅垂线 所指的位置O。
（4）放球找点：不放被撞小球，每次让入射小球从斜槽上某 ⁠ 处自由滚下，重复10次。用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在 里面。圆心P就是小球落点的 ⁠。
（5）碰撞找点：把被撞小球放在斜槽末端，每次让入射小球从斜槽 ⁠ [同步骤（4）中的高度]自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验 10次。用步骤（4）的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置M和被撞小 球落点的平均位置N，如图乙所示。
（6）验证：连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度。将测量数据制成 表，最后代入到m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，计算并判断在误差允许的范围内 是否成立。
（7）整理：将实验器材放回原处。
验证的表达式：m1·OP＝ ⁠。
m1·OM＋m2·ON　
1. 前提条件：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。
（1）若利用气垫导轨进行验证，调整气垫导轨时，应确保导轨 ⁠ ⁠。
（2）若利用平抛运动规律进行验证：
①斜槽末端的切线必须 ⁠；
②入射小球每次都必须从斜槽 由 释放；
③选质量较大的小球作为 ⁠；
④实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持 ⁠。
某实验小组利用气垫导轨验证动量守恒定律，实验装置如图所示。
（1）将滑块b放置在气垫导轨上，打开气泵，待气流稳定后，调节气垫导 轨，直至观察到滑块b能在短时间内保持静止，说明气垫导轨已调至 ⁠ ⁠。
解析： 将滑块b放置在气垫导轨上，打开气泵，待气流稳定后，调节 气垫导轨，直至观察到滑块b能在短时间内保持静止，说明气垫导轨已调 至水平。
（2）用天平测得滑块a、b质量分别为ma、mb。
（4）本实验 （选填“需要”或“不需要”）测量遮光条的 宽度。
（2024·新课标卷22题）某同学用如图所示的装置验证动量守恒定律，将斜槽轨道固定在水平桌面上，轨道末段水平，右侧端点在水平木板上的垂直投影为O，木板上叠放着白纸和复写纸。实验时先将小球a从斜槽轨道上Q处由静止释放，a从轨道右端水平飞出后落在木板上；重复多次，测出落点的平均位置P与O点的距离xP。将与a半径相等的小球b置于轨道右侧端点，再将小球a从Q处由静止释放，两球碰撞后均落在木板上；重复多次，分别测出a、b两球落点的平均位置M、N与O点的距离xM、xN。
（1）记a、b两球的质量分别为ma、mb，实验中须满足条件ma （选 填“＞”或“＜”）mb；
解析： 由于实验中需保证向右运动的小球a与静止的小球b碰撞后两 球均向右运动，则实验中小球a的质量应大于小球b的质量，即ma＞mb；
（2）如果测得的xP、xM、xN，ma和mb在实验误差范围内满足关系式 ⁠ ，则验证了两小球在碰撞中满足动量守恒定律。实验中， 用小球落点与O点的距离来代替小球水平飞出时的速度。依据是 ⁠ ⁠ ⁠ ⁠。
解析： 对两小球的碰撞过程，由动量守恒定律有mav＝mava＋mbvb， 由于小球从轨道右端飞出后做平抛运动，且小球落点与轨道右端的竖直高 度相同，则结合平抛运动规律可知小球从轨道右端飞出后在空中运动的时 间相等，设此时间为t，则mavt＝mavat＋mbvbt，即maxP＝maxM＋mbxN。
＝maxM＋mbxN　
轨道右端飞出后做平抛运动，且小球落点与轨道右端的竖直高度相同，结
合平抛运动规律可知小球从轨道右端飞出后在空中运动的时间相等（合理
（2023·辽宁高考11题）某同学为了验证对心碰撞过程中的动量守 恒定律，设计了如下实验：用纸板搭建如图所示的滑道，使硬币可以平滑 地从斜面滑到水平面上，其中OA为水平段。选择相同材质的一元硬币和一 角硬币进行实验。
测量硬币的质量，得到一元和一角硬币的质量分别为m1和m2（m1＞m2）。 将硬币甲放置在斜面上某一位置，标记此位置为B。由静止释放甲，当甲 停在水平面上某处时，测量甲从O点到停止处的滑行距离OP。将硬币乙放 置在O处，左侧与O点重合，将甲放置于B点由静止释放。当两枚硬币发生 碰撞后，分别测量甲、乙从O点到停止处的滑行距离OM和ON。保持释放 位置不变，重复实验若干次，得到OP、OM、ON的平均值分别为s0、s1、 s2。
（1）在本实验中，甲选用的是 （选填“一元”或“一角”） 硬币；
解析： 要使两硬币碰后都向右运动，硬币甲的质量应大于硬币乙 的质量，由于一元硬币的质量大于一角硬币的质量，所以甲选用的是 一元硬币。
（4）由于存在某种系统或偶然误差，计算得到碰撞前后甲动量变化量大 小与乙动量变化量大小的比值不是1，写出一条产生这种误差可能的原 因： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
解析： 碰撞前后甲动量变化量大小与乙动量变化量大小的比值不是1 的原因：①可能两个硬币厚度不同，两硬币重心连线与水平面不平行；② 两硬币碰撞内力不远大于外力，动量只是近似守恒，即如果摩擦力非常 大，动量只是近似守恒。
创新分析1. 实验器材创新：用纸板搭建“倾斜＋水平”的滑道，使用相同材质的一 元硬币和一角硬币进行实验。2. 测量方法创新：通过测量硬币在水平滑道上的滑行距离，间接计算硬币 碰撞前后的速度大小。
（2025·河南郑州模拟）某同学用教学用的大号量角器验证动量守恒定律和机械能守恒定律。如图所示，先将量角器固定在竖直黑板上（90°刻线沿竖直方向），再用两根长度相同的细绳，分别悬挂两个大小相同、质量分别为m1、m2的金属小球A、B，且两球并排放置。已知重力加速度大小为g。
ⅰ.将A拉到细绳处于水平位置，由静止释放；ⅱ.A在最低点与B碰撞后，A向左侧弹起、B向右侧弹起；ⅲ.多次测量，记录下A弹起的最高点对应的角度平均值为α，记录下B弹起 的最高点对应的角度平均值为β。
（1）为实现实验目的，两个小球的质量关系m1 （选填 “＜”“＝”或“＞”）m2；
解析： 实验中碰撞后A球反弹，则A球质量m1小于B球质量m2。
（3）该同学在验证机械能守恒定律时，发现A、B碰撞前的总动能总是大 于碰撞后的总动能，造成这个现象的原因可能是 ⁠ ⁠。
解析： 造成碰撞过程动能减少的原因可能是小球碰撞过程不是弹性 碰撞，有能量损失，或者碰撞过程有空气阻力的影响等。
小球碰撞过程有能量损
创新分析1. 实验目的创新：同一实验装置既能验证动量守恒定律，又能分析碰撞过 程的能量转化。2. 实验器材创新：利用量角器测量A球释放时的偏角，和碰后A、B两球的 最大摆角α、β。3. 数据处理创新：利用机械能守恒定律计算两球碰撞前、后的速度大小。
1. （2025·江苏扬州模拟）小明利用如图甲所示的碰撞实验器材研究两个 小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系，从而验证动量守恒定律。
（1）为完成此实验，以下提供的测量工具中，多余的是 ⁠。
解析： 由于小球在竖直方向上运动的时间相等，根据x＝vt可知，测 出水平位移大小的关系即可得出对应的速度关系，故不需要秒表测量时 间，故选C。
（2）用螺旋测微器测量小球的直径D，测量结果如图乙所示，D ＝ mm。
解析： 由题图可知，小球的直径D＝17.5 mm＋30.5×0.01 mm＝ 17.805 mm。
（3）下列说法中正确的是 ⁠。
解析： 入射小球A的质量应大于被碰小球B的质量，A错误；由于运动 时间相等，根据x＝vt可知，测出水平位移大小的关系即可得出对应的速度 关系，故不需要测量时间，也就无需测量轨道末端下落的高度了，B错 误；入射小球每次必须从同一位置静止释放，使其初速度是相同的，C正 确；轨道末端不水平，其初速度不是沿水平方向，D错误。
（4）图甲中，点O是小球抛出点在水平地面上的竖直投影，实验时，先让 质量为mA的小球A多次从斜轨上S处静止释放，找到其平均落点P，再把质 量为mB的小球B静置于轨道末端，接着使小球A从S处静止释放，在水平段 末端与小球B相碰，多次实验，找到小球A、B的平均落点M、N，测得距离 OP、OM、ON，验证两球相碰前后动量守恒的表达式为 ⁠ 。（用题中物理量符号表示）
mAOP＝mAOM＋
解析： 根据动量守恒定律及抛体运动的规律可知，mAvA＝mAvA'＋ mBvB等式两边同时乘以时间t得，mAvAt＝mAvA't＋mBvBt，由此可知，当 mAOP＝mAOM＋mBON成立，则系统的动量守恒。
2. （2024·山东高考13题）在第四次“天宫课堂”中，航天员演示了动量 守恒实验。受此启发，某同学使用如图甲所示的装置进行了碰撞实验，气 垫导轨两端分别安装a、b两个位移传感器，a测量滑块A与它的距离xA，b测 量滑块B与它的距离xB。部分实验步骤如下：
①测量两个滑块的质量，分别为200.0 g和400.0 g；
②接通气源，调整气垫导轨水平；
③拨动两滑块，使A、B均向右运动；
④导出传感器记录的数据，绘制xA、xB随时间变化的图像，分别如图乙、 图丙所示。
（1）从图像可知两滑块在t＝ s时发生碰撞；
解析： 由x-t图像的斜率表示速度可知，两滑块的速度在t＝1.0 s时发 生突变，即发生了碰撞；
（2）滑块B碰撞前的速度大小v＝ m/s（保留2位有效数字）；
（3）通过分析，得出质量为200.0 g的滑块是 （选填“A”或 “B”）。
3. （2025·浙江台州模拟）某同学借助图1所示装置验证动量守恒定律，长 木板的一端垫有小木块，可以微调木板的倾斜程度，以平衡摩擦力，使两 个小车均能在木板上做匀速直线运动。小车1前端贴有橡皮泥，后端与穿 过打点计时器的纸带相连，接通打点计时器电源后，让小车1以某速度做 匀速直线运动，与置于木板上静止的小车2相碰并粘在一起，之后继续做 匀速直线运动。打点计时器电源频率为50 Hz，得到的纸带如图2所示，已 将各计数点之间的距离标在图上。
（1）图2中的数据有AB、BC、CD、DE四段，计算小车1碰撞前的速度大 小应选 段，计算两车碰撞后的速度大小应选 段。
解析： 接通打点计时器电源后，推动小车1由静止开始运动，故小车 有个加速过程，在碰撞前做匀速直线运动，即在相同的时间内通过的位移 相同，故BC段为匀速运动的阶段，故选BC计算小车1碰前的速度大小；碰 撞过程是一个变速运动的过程，而小车1和2碰后共同运动时做匀速直线运 动，即在相同的时间内通过相同的位移，应选DE段来计算两车碰后共同的 速度大小。
（2）关于实验的操作与反思，下述说法正确的是 ⁠。
解析： 实验中小车1不一定从静止释放，只要碰撞前做匀速运动即 可，故A错误；若小车1前端没贴橡皮泥，则两车不能粘在一起，小车2的 速度不好测量，所以小车1前端没贴橡皮泥，会影响实验验证，故B错误； 上述实验装置中两小车碰撞后粘在一起，是非弹性碰撞，弹性碰撞的话小 车2碰撞后的速度无法测量，因此该实验装置不能验证弹性碰撞规律，故C 正确。
（3）若小车1的质量（含橡皮泥）为0.4 kg，小车2的质量为0.2 kg，根据 纸带数据，碰前两小车的总动量是 kg·m/s，碰后两小车的总动 量是 kg·m/s。（结果均保留三位有效数字）
4. （2025·河北石家庄二模）某小组利用如图所示的装置做验证动量守恒 定律的实验。滑块A、B的质量分别为mA、mB，气垫导轨已调节水平。
（1）甲同学在滑块B左端粘上少量橡皮泥，将滑块A从倾斜轨道上某点由 静止释放，通过光电门C的挡光时间为t1，与滑块B碰后粘在一起，通过光 电门D的挡光时间为t2，在误差允许的范围内，只需验证等式 ⁠ （用题中给出的字母表示）成立即说明碰撞过程中滑块A、B系 统动量守恒。某次实验中，测得t1＝0.04 s、t2＝0.10 s，可知滑块A和滑块 B的质量比为 ⁠。
5. （2025·安徽合肥三模）某同学设计了一个如图所示的实验装置验证动量守恒定律。小球A底部竖直地粘住一片宽度为d的遮光条，用悬线悬挂在O点。光电门固定在O点正下方铁架台的托杆上，小球B放在竖直支撑杆上，杆下方悬挂一重锤，小球A（包含遮光条）和B的质量用天平测出分别为mA、mB，拉起小球A一定角度后释放，两小球碰撞前瞬间，遮光条刚好 通过光电门，碰后小球B做平抛运动而落地，小球A反弹右摆一定角度，计 时器的两次示数分别为t1、t2。小球B离地面的高度为h，小球B平抛的水平 位移为x。
（1）关于实验过程中的注意事项，下列说法正确的是 （填正确答案 标号）。
解析： 根据题意可知，碰撞后入射球反弹，则要求入射小球A的质量 小于被碰小球B的质量，故A错误；实验时要使小球A和小球B发生对心碰 撞，故B正确；由于碰撞前后小球A的速度由光电门测出，则小球A释放不 一定从静止开始，故C错误。
（2）某次测量实验中，该同学测量数据如下：d＝0.3 cm，h＝0.8 m，x＝ 0.4 m，t1＝0.001 0 s，t2＝0.003 0 s，重力加速度g取10 m/s2，若小球A （包含遮光条）与小球B的质量之比为mA∶mB＝ ，则动量守恒定 律得到验证，根据数据可以得知小球A和小球B发生的碰撞是 ⁠ （选填“弹性”或“非弹性”）碰撞。
6. （2025·安徽亳州期末）用如图甲所示的装置根据平抛运动规律验证两 小球碰撞中的动量守恒。使用频闪相机对小球碰撞前后的运动情况进行拍 摄。图中背景是放在竖直平面内带方格的纸板，纸板平面与小球运动轨迹 所在的平面平行，每个小方格的边长为a＝5 cm，取g＝10 m/s2，实验核心 步骤如下：
（1）让质量为m1的小球从挡板处由静止释放，从斜槽末端水平抛出后频 闪照片如图乙中的A所示。
（2）把质量为m2的小球静置于轨道末端，让质量为m1的小球从挡板处由 静止释放，两球在斜槽末端碰撞。碰撞后两小球从斜槽末端水平抛出。抛 出后的频闪照片分别如图乙中的B、C所示。
（3）由图乙结合已知数据可计算出频闪相机闪光的周期T＝ s （结果保留2位有效数字）。
（4）由图乙结合已知数据可计算出碰撞后质量为m2的小球速度v2 ＝ m/s（结果保留2位有效数字）。
（5）若碰撞过程中动量守恒，则m1∶m2＝ ⁠。