2026年高考物理一轮复习(通用版)第28讲实验：验证动量守恒定律(复习讲义)(学生版+解析)

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\l "_Tc210726862" 02体系构建•思维可视 PAGEREF _Tc210726862 \h 3
\l "_Tc210726863" 03核心突破•靶向攻坚 PAGEREF _Tc210726863 \h 5
\l "_Tc210726864" 考点一 教材原型实验：验证动量守恒定律 PAGEREF _Tc210726864 \h 5
\l "_Tc210726865" 知识点1 实验原理 PAGEREF _Tc210726865 \h 5
\l "_Tc210726866" 知识点2 方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 PAGEREF _Tc210726866 \h 5
\l "_Tc210726867" 知识点3 方案二：利用两辆小车完成一维碰撞实验 PAGEREF _Tc210726867 \h 6
\l "_Tc210726868" 知识点4 方案三：利用斜槽末端小球的碰撞验证动量守恒定律 PAGEREF _Tc210726868 \h 7
\l "_Tc210726869" 知识点5 注意事项 PAGEREF _Tc210726869 \h 8
\l "_Tc210726870" 考向1 方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒 PAGEREF _Tc210726870 \h 8
\l "_Tc210726871" 考向2 方案二：利用两辆小车完成一维碰撞实验 PAGEREF _Tc210726871 \h 11
\l "_Tc210726872" 考向3 方案三：利用斜槽末端小球的碰撞验证动量守恒定律 PAGEREF _Tc210726872 \h 12
\l "_Tc210726873" 考点二 拓展创新实验 PAGEREF _Tc210726873 \h 15
\l "_Tc210726874" 知识点1拓展创新实验 PAGEREF _Tc210726874 \h 15
\l "_Tc210726875" 考向1 拓展创新实验 PAGEREF _Tc210726875 \h 15
\l "_Tc210726876" 04真题溯源•考向感知 PAGEREF _Tc210726876 \h 19



考点一 教材原型实验：验证动量守恒定律
\l "_Tc25045" 知识点1 实验原理
在一维碰撞中，测出物体的质量m和碰撞前后物体的速度v、v'，确定碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p'＝m1v1'＋m2v2'，验证碰撞前后动量是否守恒。
\l "_Tc25045" 知识点2 方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
1. 实验原理：v=dΔt，d为滑块上挡光片的宽度，Δt为遮光时间，验证:m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'．
2. 实验器材：气垫导轨、数字计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥．
3. 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．
4. 数据处理
1) 滑块速度的测量：v＝ΔxΔt，式中为滑块上挡光片的宽度(仪器说明书上给出，也可直接测量)，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'.
\l "_Tc25045" 知识点3 方案二：利用两辆小车完成一维碰撞实验
1. 实验原理：v=ΔxΔt，Δx为纸带上两计数点的距离，Δt为对应的时间,验证:m1v1=(m1+m2)v2
2. 实验过程：
1) 测质量:用天平分别测出两小车的质量。
2) 安装:将打点计时器固定在光滑长木板的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车A的后面，在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，并调整长木板水平。
3) 实验:接通电源，让小车A运动，小车B静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，两车连接成整体，随后两车一起运动。
4) 测速:通过纸带上合适的两计数点间的距离及打下两计数点的时间间隔，由v=ΔxΔt算出碰撞前A车与碰撞后两车共同的速度。
5) 改变条件，重复实验：
①改变小车A的初速度；
②改变两小车的质量
3. 数据处理
1) 小车的速度：通过纸带上两计数点间的距离及时间，由v＝ΔxΔt计算。
2) 验证的表达式：m1v1＝（m1＋m2）v2
\l "_Tc25045" 知识点4 方案三：利用斜槽末端小球的碰撞验证动量守恒定律
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，并选定质量大的小球为入射小球．
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底端水平．
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，看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
1）小球的水平射程：连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度。
2）验证的表达式：m1·OP＝m1·OM＋m2·ON
\l "_Tc25045" 知识点5 注意事项
1. 前提条件：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”．
2. 案例提醒
1）若利用气垫导轨进行验证，调整气垫导轨时，应确保导轨水平．
2）若利用两小车相碰进行验证，要注意平衡摩擦力。
3）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．
⑤小球落地点的平均位置要用圆规来确定：用尽可能小的圆把所有落点都圈在里面，圆心就是落点的平均位置
\l "_Tc17630" 考向1 方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
例1 （2025·四川绵阳·三模）用如图所示的装置验证动量守恒定律。气垫导轨上安装光电门 1、2，滑块 1、2上固定着相同的竖直遮光条，与光电门连接的电子计时器可以记录遮光条通过光电门的时间。
(1)接通气垫导轨待气源稳定后，轻推滑块1，测得遮光条先后通过光电门1、2的时间分别为Δt、Δt'，若Δt Δt'，则说明气垫导轨已经调到水平。（选填“>”“=”或“”“
(4)m1x2= m1x1+ m2x3
(5)②
【详解】（1）为了保证每个小球都从固定在桌边上的斜槽末端水平抛出，安装器材时要注意使斜槽末端的切线沿水平方向。
（2）为了保证小球A碰撞小球B之前的速度不变，每次由静止释放小球A时必须从斜槽上同一位置静止静止滚下。
（3）为了避免入射小球发生反弹，使两个小球碰撞之后都直接向前作平抛运动，则小球A的质量与小球B的质量应满足>
（4）小球做平抛运动，则有，，，
根据动量守恒定律有
解得
（5）图（b）中令木板与小球飞出点之间的间距为L，则有，，
竖直方向有，，
根据动量守恒定律有
解得
可知，采用图（b）实验装置验证应该是关系式②。

考点二 拓展创新实验
知识点1拓展创新实验
验证两物体碰撞过程中系统动量是否守恒，关键是实验设计与装置及两物体速度和质量的测量，实验设计与装置不同，测量物体的速度方法也不同，有时同一实验装置也可用来验证不同的规律。
1. 在验证动量守恒定律的实验中，物体速度的测量方式很多种，如利用平抛运动的水平位移代普速度，利用光电门测量滑块的速度，利用机械能守值定律测量摆块速度，利用动能定理和滑行位移测量硬币速度。
2. 实验命题中常用同一实验装置验证不同的物理规律。验证两球碰撞中系统动量是否守恒的同时，探究弹簧锁定时具有的弹性势能;验证两球碰撞中系统动量是否守恒的同时，探究两球的弹性碰撞机械能守恒的表达式。
考向1 拓展创新实验
例4（2025·湖北黄冈·模拟预测）某实验小组利用位移传感器和气垫导轨验证动量守恒定律，实验装置如图甲所示。滑块A上装有信号发射器，位移传感器可测量其位移及对应的时间，滑块A和B上均安装了粘扣，使两滑块发生碰撞时可粘在一起。实验过程如下：
(1)打开气源电源，调节气垫导轨水平，将滑块A放置在靠近位移传感器一端，开启传感器，同时轻推一下滑块A，使滑块A滑行一段距离后与滑块B碰撞，传感器记录滑块A的位移x与时间t的关系图像如图乙所示，则在t= s时滑块A、B发生碰撞，两滑块碰撞前瞬间滑块A的速度大小为 m/s（结果保留两位有效数字）；
(2)用天平称量出滑块A（含粘扣和信号发射器）的总质量为mA＝300g，滑块B（含粘扣）的总质量为200g，则两滑块碰撞前瞬间，滑块A（含粘扣和信号发射器）的动量大小为 kg·m/s，碰撞后两滑块（含粘扣和信号发射器）的总动量大小为 kg·m/s；（结果均保留两位有效数字）
(3)根据（2）中数据得出的结论为 。
【答案】(1) 2 0.30
(2) 0.090 0.088
(3)在误差允许的范围内，两滑块碰撞前后动量守恒
【详解】（1）[1]由图像乙可知，两滑块在t=2s时刻发生碰撞。
[2]1~2s内滑块A做匀速运动，其速度大小为
（2）[1]结合（1）可知，碰撞前瞬间滑块A的动量大小为
[2]碰撞后瞬间两滑块的速度大小为
故碰撞后两滑块（含粘扣和信号发射器）的总动量大小为
（3）由实验算得的数据可知，在误差允许范围内，两滑块碰撞前后动量守恒。
【变式训练4·变考法】（2025·安徽淮北·一模）某同学发现在验证动量守恒定律的现有实验中，都是验证碰撞前与碰撞后系统的动量是否守恒。该同学提出质疑：碰撞作用过程中系统动量是否守恒？于是从实验室找来DIS传感器组件验证两小车碰撞过程中动量是否守恒。如图所示，无线速度传感器实时记录了两小车碰撞过程中速度与时间的关系图像。
(1)由图像可知该碰撞为 碰撞（选填“弹性”、“ 非弹性”或“完全非弹性”）。
(2)已知a车的质量为，b车的质量为，取碰撞过程中任意两个时刻、，由图可知时刻，，此时两车的总动量为 ，时刻，，此时两车的总动量为 （计算结果保留三位有效数字）。
(3)本实验得出的结论： 。
【答案】(1)完全非弹性
(2)
(3)在误差范围内，两车碰撞过程中动量守恒
【详解】（1）由图像可知碰后两物体有共同的速度，可知该碰撞为完全非弹性。
（2）[1]碰撞过程中时刻两车的总动量为
[2]碰撞过程中时刻两车的总动量为
（3）本实验得出的结论：在误差范围内，两车碰撞过程中动量守恒
1．（2024·山东·高考真题）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200.0g和400.0g；
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。
回答以下问题：
(1)从图像可知两滑块在t= s时发生碰撞；
(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200.0g的滑块是 （填“A”或“B”）。
【答案】(1)1.0
(2)0.20
(3)B
【详解】（1）由图像的斜率表示速度可知两滑块的速度在时发生突变，即这个时候发生了碰撞；
（2）根据图像斜率的绝对值表示速度大小可知碰撞前瞬间B的速度大小为
（3）由题图乙知，碰撞前A的速度大小，碰撞后A的速度大小约为，由题图丙可知，碰撞后B的速度大小为，A和B碰撞过程动量守恒，则有
代入数据解得
所以质量为200.0g的滑块是B。
2．（2024·福建·高考真题）某小组基于动量守恒定律测量玩具枪子弹离开枪口的速度大小，实验装置如图（a）所示。所用器材有：玩具枪、玩具子弹、装有挡光片的小车、轨道、光电门、光电计时器、十分度游标卡尺、电子秤等。实验步骤如下：
（1）用电子秤分别测量小车的质量M和子弹的质量m；
（2）用游标卡尺测量挡光片宽度d，示数如图（b）所示，宽度d= cm；
（3）平衡小车沿轨道滑行过程中的阻力。在轨道上安装光电门A和B，让装有挡光片的小车以一定初速度由右向左运动，若测得挡光片经过A、B的挡光时间分别为13.56ms、17.90ms，则应适当调高轨道的 （填“左”或“右”）端。经过多次调整，直至挡光时间相等；
（4）让小车处于A的右侧，枪口靠近小车，发射子弹，使子弹沿轨道方向射出并粘在小车上，小车向左运动经过光电门A，测得挡光片经过A的挡光时间；
（5）根据上述测量数据，利用公式v= （用d、m、M、表示）即可得到子弹离开枪口的速度大小v；
（6）重复步骤（4）五次，并计算出每次的v值，填入下表；
（7）根据表中数据，可得子弹速度大小v的平均值为 m/s。（结果保留3位有效数字）
【答案】 0.99 右 59.7
【详解】（2）[1]游标卡尺的分度值为0.1mm，则挡光片的宽度为
（3）[2]小车经过光电门的速度为
测得挡光片经过A、B的挡光时间分别为13.56ms、17.90ms，可知小车经过光电门A的速度大于经过光电门B的速度，故应适当调高轨道的右端；
（5）[3]小车经过光电门的速度为
子弹粘上小车的过程，根据动量守恒定律有
解得
（7）[4]根据表格数据，可得子弹速度大小v的平均值为
考点
要求
考频
2025年
2024年
2023年
教材原型实验：验证动量守恒定律
综合应用
低频
2024•北京、2024•山东
拓展创新实验
综合应用
低频
2024•福建
2023•辽宁
考情分析：
1.命题形式：选择题实验题计算题
2.命题分析：高考对这部分内容的考查，该实验主要考查学生对动量守恒定律本质的理解以及守恒量的表达式， 题目通常由若干小题构成，从基础操作、原理填空到误差分析、表达式推导、计算验证，层层递进，全面考查实验素养。命题重心在于考查学生对通过‌平抛运动转换速度‌这一核心实验思想的理解深度，以及围绕这一思想设计的操作步骤的必要性和细节把控能力，此外结合光电门、打点计时器等工具，要求学生理解测量原理并分析误差来源，创新测量情境较少但存在。
3.备考建议：本讲内容备考时候，吃透原理本源，深刻理解动量守恒的条件、定律本身，掌握经典方案流程，熟练掌握利用斜槽、小球进行碰撞实验的完整步骤、目的、关键操作细节及其原因， 系统梳理各种可能误差来源，清晰分析每种误差（如斜槽不水平、有摩擦、空气阻力、释放点不固定、落点确定不准）对测量结果的影响，进而判断对验证动量守恒结论的影响
4.命题情境：
①生活实践类：两球碰撞、滑块碰撞；
②学习探究类：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒、利用两辆小车完成一维碰撞实验、利用斜槽末端小球的碰撞验证动量守恒定律。
5.常用方法：表格法处理实验数据、图像法处理实验数据
复习目标：
1.理解动量守恒定律成立的条件，会利用不同方案验证动量守恒定律。
2.知道在不同实验方案中要测量的物理量，会进行数据处理及误差分析。
m1/g
m2/g
OM/cm
ON/cm
OP/cm
20.0
10.0
10.10
40.02
30.15
次数
1
2
3
4
5
速度v（）
59.1
60.9
60.3
58.7
59.5