2026年高考物理一轮复习考点精讲精练(新高考通用)第25讲实验验证动量守恒定律(高效培优讲义)(学生版+解析)

这是一份2026年高考物理一轮复习考点精讲精练(新高考通用)第25讲实验验证动量守恒定律(高效培优讲义)(学生版+解析)，共4页。试卷主要包含了平抛法验证，摆动法验证，频闪法验证，气垫导轨、光电门验证，利用反冲验证等内容，欢迎下载使用。
TOC \ "1-3" \h \z \u \l "_Tc206167438" 考情探究
\l "_Tc206167439" 知识梳理
\l "_Tc206167440" 探究核心考点
\l "_Tc206167441" 考点一 平抛法验证
\l "_Tc206167442" 考点二 摆动法验证
\l "_Tc206167443" 考点三 频闪法验证
\l "_Tc206167441" 考点四 气垫导轨、光电门验证
\l "_Tc206167442" 考点五 利用反冲验证
\l "_Tc206167447" 三阶突破训练
\l "_Tc206167448" 基础过关
\l "_Tc206167449" 能力提升
\l "_Tc206167450" 真题感知
一、5年真题考点分布
二、命题规律及备考策略
【命题规律】本节内容是新高考卷的常考内容。
【备考策略】1.理解、掌握验证动量守恒定律的实验原理、实验装置、实验步骤、数据分析、误差分析。
2.熟悉验证动量守恒定律的各种创新实验。
3.具备数形结合的思想意识。
【命题预测】本讲内容是新高考卷的常考内容。
一、实验原理
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＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，比较碰撞前、后动量是否相等。
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、 、滑块(两个)、弹簧、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。
2．实验过程
(1)测质量：用天平测出滑块的质量。
(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：
①改变滑块的质量；
②改变滑块的初速度大小和方向。
(5)验证：一维碰撞中的动量守恒。
3．数据处理
(1)滑块速度的测量：v＝eq \f(Δx,Δt)，式中Δx为滑块上挡光片的宽度(仪器说明书上给出，也可直接测量)，Δt为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间。
(2)验证的表达式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′。
方案二：研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒
1．实验器材
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 的小球为入射小球。
(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固定高度处自由滚下，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就是小球落点的平均位置。
(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一高度[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。将测量数据填入表中，最后代入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。
3．数据处理
验证的表达式：m1·OP＝m1·OM＋m2·ON。
三、注意事项
1．前提条件：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。
2．方案提醒
(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水平；
②入射小球每次都必须从斜槽 由静止释放；
③选质量较 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。
二、共同点
1．不变的实验原理
两个物体发生碰撞，测量出两个物体的质量以及碰撞前后两个物体的速度。
2．通用的数据处理方法
计算碰撞之前的总动量m1v1＋m2v2和碰撞之后的总动量m1v1′＋m2v2′。
3．共同的注意事项
(1)碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。
(2)选质量较大的小球作为入射小球，即m入＞m被碰。
4．一致的误差分析思路
(1)主要来源于质量m1、m2的测量。
(2)小球落点的确定。
(3)小球水平位移的测量。
考点一 平抛法验证
典例1．（2025·山东省济南市·一模）碰撞恢复系数，其中和分别为碰撞前两物体的速度，和分别为碰撞后两物体的速度。某同学利用如图所示的实验装置测量半径相同的钢球A和玻璃球B的碰撞恢复系数。实验步骤如下：
①用电子天平测量出钢球A和玻璃球B的质量分别为m1、m2。
②调节斜槽末端水平并找到斜槽末端在白纸上的竖直投影点O。
③将钢球A从斜槽上某一位置S由静止释放，落到复写纸上并在白纸上留下痕迹。重复上述操作多次，得到多个落点痕迹，找到平均落点P。
④将玻璃球B放在斜槽末端，再将钢球A从位置S由静止释放，两球碰撞后落到复写纸上并在白纸上留下痕迹：重复上述操作多次，分别找到A、B两球平均落点M、N。
⑤用刻度尺测量出线段OP、OM和ON的长度分别记为、和。试分析下列问题。
（1）关于实验操作和过程，下列说法正确的是（ ）
A. 实验时需测量小球开始释放时距离斜槽末端的高度h
B. 实验装置中的铅垂线是用来判断斜槽末端是否水平的
C. 实验时每次释放钢球A的位置必须相同，斜槽是否光滑对实验结果无影响
（2）两球的碰撞恢复系数__________（用、、表示）；
（3）将玻璃球B换成大小相同的其它材质小球，测得其质量为。重复实验，发现落点N和P重合，则两球的碰撞恢复系数__________（结果保留2位有效数字）。
典例2．（2025·宁夏回族自治区吴忠市盐池县·二模）某实验小组想用多种方式验证动量守恒定律。
小明同学选取两个体积相同、质量不等的小球，先让质量为的小球从轨道顶部由静止释放，由轨道末端的点飞出并落在斜面上。再把质量为的小球放在点，让小球仍从原位置由静止释放，与小球碰后两小球均落在斜面上，分别记录落点痕迹，其中、三个落点的位置距离点的长度分别为、、。
（1）用游标卡尺测得两小球的直径均如图乙所示，则小球直径___________cm。
（2）关于该实验，下列说法正确的是___________。
A. 必须满足B. 轨道必须光滑
C. 轨道末端必须水平D. 落点位置需要多次测量取平均值
（3）在实验误差允许的范围内，若满足关系式___________，则可认为两球碰撞过程中动量守恒（用题目中的物理量表示）。
（4）若两小球的质量满足，若满足___________（用表示），则可证明两球间的碰撞是弹性的。
（5）小帅同学利用该套装置做了一个新实验，仅改变小球的质量（两小球质量关系仍符合题干条件），其他条件均不变，将小球多次从轨道顶部由静止释放，与不同质量的小球相碰，分别记录对应的落点到点距离，以为横坐标、为纵坐标作出图像，若该碰撞为弹性碰撞，则下列图像正确的是___________。
A. B. C.
跟踪训练1．（2025·吉林省白城市第一中学·一模）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，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、。
完成下列填空：
（1）记a、b两球的质量分别为、，实验中须满足条件______（填“>”或“”“”“mb）相碰后，小球a、b的落地点依次是图中水平面上的_______点和________点．
（3）某同学在做实验时，测量了过程中的各个物理量，利用上述数据验证碰撞中的动量守恒，那么判断的依据是看________和________在误差允许范围内是否相等。
2．（2025·天津市河西区·一模）如图为验证动量守恒定律的实验装置图。实验时，将斜槽固定在铁架台上，使槽末端水平。先让质量为的入射球多次从倾斜轨道上由静止释放，记录其在水平桌面上的平均落点位置。然后把质量为的被碰小球静置于槽的末端，再将入射球从倾斜轨道上由静止释放，与相碰，并多次重复，记录两小球在桌面上的平均落点位置。用刻度尺测量O点到三个平均落点位置M、P、N的距离，分别记为、、。
（1）关于该实验，下列说法中哪些是正确的？___________（填正确答案标号）
A. 入射球和被碰球的质量必须满足
B. 入射球每次可从斜槽上任意位置释放
C. 实验中还必须测量出斜槽末端到水平地面的高度
D. 将小球静置于斜槽末端，若小球能保持静止，则说明斜槽末端水平
（2）在测量的过程中，直尺的O刻度与白纸上O点对齐，测量时如图所示，则___________cm。
（3）在误差允许范围内，表达式___________成立，则两个小球的碰撞满足动量守恒定律。（用、、、和表示）。
3．（2025·云南省丽江市第一高级中学·二模）某同学用如图所示的装置做“验证动量守恒定律”的实验，图中O是斜槽末端在记录纸上的垂直投影点，P为未放被碰小球时入射小球的平均落点，M为与被碰小球碰后入射小球的平均落点，N为碰后被碰小球的平均落点。
（1）关于本实验，下列说法正确的是______（填正确答案标号）。
A. 斜槽轨道末端必须水平
B. 斜槽轨道必须光滑
C. 需要用刻度尺测量入射小球开始释放高度h及抛出点距地面的高度H
D. 需要用天平测出入射小球的质量和被碰小球的质量
E. 需要用秒表测量小球离开斜槽末端到落地的时间
（2）本实验中入射小球的半径______（填“小于”“等于”或“大于”）被碰小球的半径。要使两小球碰撞后都向前运动，需要使入射小球的质量______（填“小于”“等于”或“大于”）被碰小球的质量；如果不满足上述条件，入射小球被弹回，当斜槽轨道光滑时______（填“也会影响”或“不影响”）实验结果。
（3）若测量物理量满足关系式______（用所测物理量的字母表示），则入射小球和被碰小球碰撞前后的总动量不变。
4．（2025·云南省丽江市第一高级中学·一模）遵义市南白中学一实验小组某同学用如图所示的装置做验证动量守恒定律实验。先让a球从斜槽轨道上某固定点由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下压痕，重复10次；再把同样大小的b球放在斜槽轨道末端水平段的最右端附近静止，让a球仍从原固定点由静止开始滚下，和b球相碰后两球分别落在记录纸的不同位置处，重复10次。多次实验完成后，应该用一个尽量小的圆把多次落点圈在其中，其圆心为落点的平均位置。图中A、B、C是各自10次落点的平均位置。
（1）本实验必须测量的物理量有__________（填选项前的字母）。
A. 小球a、b的半径、
B. 小球a、b的质量、
C. 斜槽轨道末端到水平地面的高度H
D. 纸上O点到A、B、C各点的平均距离OA、OB、OC
（2）下列说法中符合本实验要求的是__________。
A. 安装轨道时，轨道末端必须水平
B. 需要使用的测量仪器有秒表和刻度尺
C. 两球相碰时，两球心必须在同一水平面上
D. 在同一组实验的不同碰撞中，每次入射球必须从同一高度由静止释放
（3）若入射小球a质量，半径为，被碰小球b质量为，半径为，则实验中要求__________，__________。（选填“”、“=”）
（4）甲同学测量得到入射球a的质量为，被碰撞小球b的质量为。图中O点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影，测得图中A、B、C与O点的距离分别为、、。用这些测量数据，写出下列相应表达式：
①当所测物理量满足表达式__________时，即说明两球碰撞中动量守恒。
②当所测物理量满足表达式__________时，即说明两球碰撞为完全弹性碰撞。
1．（2025·山西省晋中市·二模）实验小组要验证两滑块在碰撞过程中的动量守恒。方案设计如图1所示，固定在水平面上的长木板左侧带有挡板，挡板固定一个轻质弹簧，在长木板上弹簧原长O处依次并排放置质量分别为、底面粗糙程度相同的铁块A、B（此时弹簧无压缩）。
操作过程如下：
①保持B不动手，拿铁块A将弹簧压缩，至某位置P由静止释放；
②弹簧恢复原长时铁块A与B发生碰撞，碰后两铁块分别向右运动一段距离停下，如图2所示，测得A、B静止时与O点的距离分别为、；
③拿走铁块B，重复步骤①，测得铁块A停下时到O点的距离为，如图3所示，又测得A、B沿运动方向的宽度分别为、。
（1）为保证实现上述实验目标，应使_________（填“>”“=”或“”或“