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亲爱的同学加油，给自己实现梦想的机会。
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验证动量守恒定律
（模拟精练+真题演练）
1．（2023·湖南衡阳·衡阳县第三中学校考模拟预测）如图，某同学用平抛运动演示仪验证碰撞中的动量守恒，实验的主要步骤如下：

（1）将斜槽末端处的切线调成_______。
（2）将O点处的小球b移开，将小球a从P点由静止释放，记录下小球a在水平面上的落点位置。
（3）在O点处放上小球b，再将小球a从P点由静止释放，记录下两球落在水平面上的位置，在本次操作中，小球a的质量应_______（填“大于”“等于”或“小于”）小球b的质量。
（4）测出各落点位置与水平面上A点（OA与水平面垂直）间的距离分别为AB＝L1、AC＝L2、AD＝L3。
（5）用天平测出小球a、b的质量分别为m1、m2，若满足m1L2＝_______，则两小球碰撞时遵循动量守恒；若满足_______（用m1、m2表示），则两小球碰撞为弹性碰撞。
2．（2023·云南·校联考一模）小赵同学用图所示的装置验证碰撞中的动量守恒。该同学使用频闪相机对碰撞前后小球运动情况进行拍摄。图中背景是放在竖直平面内的带方格的纸板，纸板平面与小球轨迹所在的平面平行，每个小方格的边长为，取，实验核心步骤如下：
（1）让小球从挡板处静止释放，从斜槽末端水平抛出后频闪照片如图（b）中的A所示。
（2）把小球静置于轨道末端，让小球从挡板处静止释放，两球在斜槽末端碰撞，碰后两小球从斜槽末端水平抛出后频闪照片分别如图（b）中的B、C所示。
（3）由图结合已知数据可计算出频闪相机闪光的周期__________s（结果保留2位有效数字）。
（4）由图结合已知数据可计算出碰懂前小球的速度__________：碰撞后小球的速度__________（结果保留2位有效数字）。
（5）若碰撞中动量守恒、则________。
3．（2023·河南许昌·禹州市高级中学校考模拟预测）为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞，某同学选取了两个体积相同、质量不相等的小球，按下述步骤做了如下实验：

①用天平测出两个小球的质量（分别为m1和m2）。
②按照如图所示的那样，安装好实验装置。将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端处的切线水平，将一斜面BC连接在斜槽末端。
③先不放小球m2，让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，记下小球的落点位置。
④将小球m2放在斜槽末端边缘处，让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，使它们发生碰撞，记下小球m1和m2在斜面上的落点位置。
⑤用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B的距离，图中D、E、F点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置，到B点的距离分别为LD、LE、LF。
（1）小球m1和m2需要m1___________m2；（填“大于”、“小于”或者“等于），发生碰撞后，m1的落点是图中的___________点。
（2）实验中小球均落在斜面上，用测得的物理量来表示，只要满足以下关系式中的哪一项___________，则说明碰撞中动量守恒；只要再满足关系式___________，则说明两小球的碰撞是弹性碰撞。（将正确答案前面的选项填入适当的位置）
A．
B．
C．
D．
4．（2023·河北沧州·统考一模）某高中物理兴趣小组设计了如图所示的装置来验证动量守恒定律。一长木板固定在水平桌面上，木板左端装有竖直挡板，轻弹簧的一端固定在竖直挡板上，长木板右端伸出桌面，右端点为。半径为的圆弧竖直放置在水平地面上，圆心为长木板右端点。缓慢推动质量为的小球a，将弹簧从原长位置压缩至点，释放后小球从木板右端点水平抛出，落至右侧圆弧上。再把质量为、半径与小球a相同的小球b静止放在点，小球a压缩弹簧后仍从点释放，与小球b相碰后，两球分别落至右侧圆弧上。多次重复实验，得到两球落在圆弧上的三个平均位置分别为、、。测得长木板右端点与、、三点的连线与竖直方向的夹角分别为、、。已知小球半径远小于圆弧半径。
（1）关于该实验，下列说法正确的有___________。
A．小球a的质量必须大于小球b的质量B．长木板必须做到尽可能的光滑
C．长木板必须水平放置D．需测出圆弧半径的具体数值
（2）若小球a第一次在圆弧上的落点为，则小球b在圆弧上的落点为上图中的_________点；验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为___________（从题给、、、、、、中选择需要的物理量表示）。
5．（2023·湖北武汉·统考模拟预测）某实验小组利用如图所示的实验装置验证动量守恒定律，实验主要步骤如下：
ⅰ．调节气垫导轨水平，并将气垫导轨固定，用电子秤测得两滑块的质量分别为和；
ⅱ．将滑块A、B放在导轨上，调节B的位置，使A与B接触时，A的左端到左边挡板的距离与B的右端到右边挡板的距离相等，测得；
ⅲ．使A以一定的初速度沿气垫导轨向左运动，先后与左边挡板、B碰撞，用手机的“声学秒表”软件记录A从与左边挡板碰撞时刻开始到与B碰撞所用的时间，分别记录从A和B碰撞时刻开始到各自撞到挡板所用的时间和。

请回答下列问题：
（1）实验中，A、B碰撞后的运动方向相反，则应选取质量为______kg的滑块作为B；
（2）A、B从开始接触到分离，A的动量减少量是______，B的动量增加量是______；（结果均保留3位有效数字）
（3）A、B的这次碰撞是非弹性碰撞的依据是______。
A． B． C． D．
6．（2023·西藏拉萨·统考一模）某实验小组的同学设计了如图1所示的装置做“验证动量守恒定律”的实验，实验步骤如下：
（1）在长木板的左端固定一位移传感器（与计算机连接），并利用垫木将长木板的左端垫高，将质量为M的滑块甲放置在木板上，反复调整垫木的位置，直到轻推滑块甲后，滑块甲沿木板向下做匀速直线运动为止；
（2）调整好垫木位置后，将滑块甲紧靠位移传感器放置，然后轻推滑块甲，滑块甲向下运动，与静止在P点的质量为m的滑块乙（与甲的材质相同，其一侧粘有质量不计的橡皮泥）相碰并粘在一起，再一起下滑到底端；
（3）在上述过程中，通过位移传感器在计算机上获得了如图2所示的s-t图像，由图可知，碰前滑块甲的速度大小为___________；碰后滑块乙的速度大小为___________；（两空均用图中所给物理量的字母表示）
（4）若两滑块碰撞前后动量守恒，则需满足的表达式为___________（用题干和图中所给物理量的字母表示）。
7．（2023·江西吉安·统考一模）为了验证动量守恒定律，小明同学利用实验室的器材设计制造了一套实验装置，如图所示。在水平轨道SP左侧安装有一弹簧盒，可将滑块沿轨道弹射出。实验中使用同种材料、大小相等且一个为空心，另一个为实心的两滑块A和B。实验操作步骤如下：
①用天平测得两滑块A、B质量分别为、；
②先不放滑块B，用滑块A沿轨道向左按压弹簧盒中弹簧至适当位置后松手，滑块A由静上弹出，A最终停止轨道上的点，测量并记录滑块A在水平轨道上滑行的段距离为；
③再把滑块B静置于O点，让滑块A仍从弹簧盒弹出，滑块A和滑块B碰撞后分别停在水平轨道上的点和点，测量并记录，；
④整理并处理实验数据，验证A、B碰撞过程中是否满足动量守恒定律。
（1）关于本实验，下列说法正确的是__________。
A．SO段轨道越光滑，其误差影响越小
B．滑块A空心，滑块B实心
C．滑块A每次必须从弹簧盒的同一位置由静止释放
D．两滑块与水平轨道OP段的动摩擦因数必须相等
（2）若两球碰撞前后的动量守恒，其表达式可表示为__________，若进一步研究该碰撞是否为弹性碰撞，还需要判断关系式__________是否成立。（选填下列选项的序号A、B、C或D）
A． B．
C． D．
8．（2023·内蒙古通辽·校考模拟预测）2022年6月5日10时44分，神舟十四号飞船搭载航天员陈冬、刘洋和蔡旭哲，成功发射，并与空间站核心舱顺利对接。神舟十四号飞行乘组将首次利用位于问天实验舱的气闸舱实施两到三次出舱活动，并将继续开展天宫课堂。假设刘洋想用如图所示装置验证碰撞中的动量守恒，粗糙导轨水平放置，挡光板宽度为9.0mm，两滑块A、B被弹簧（图中未画出）弹开后，左侧A滑块通过左侧的光电计时器，记录时间为0.040s，右侧B滑块通过右侧的光电计时器，记录时间为0.060s，A、B质量未知。
质量的测量是通过舱壁上打开的一个支架形状的质量测量仪完成的。由牛顿第二定律可知，如果给物体施加一个已知的力，并测得物体在这个力作用下的加速度，就可以求出物体的质量。这就是动力学测量质量的方法。
（1）如图，假如航天员在A、B两滑块中间夹了一个质量不计的压力传感器，现让舱壁支架给B滑块一个恒力F，此时压力传感器示数为。将A、B对换位置，给A施加相同的恒力F，压力传感器示数为。据此可知A、B两滑块的质量之比______。（用、表示）
（2）在计算机设定的恒力F作用下，物体由静止开始运动，用测量装置能够测量出支架作用距离x和时间t，从而计算出加速度a=______（用x、t表示）。
（3）若测出左侧A滑块质量为100g，A滑块的大小为______kg·m/s，右侧B滑块质量为150g，两滑块质量与速度的乘积的矢量和______kg·m/s。
（4）对于在天宫二号完成这个实验，下列说法正确的是______。
A．可以用天平测出A、B物块的质量
B．因导轨粗糙，验证碰撞中的动量守恒，先要平衡摩擦力
C．这个实验可以估算出弹簧的弹性势能
D．两滑块的质量与速度乘积的矢量和式中的、都是速度的大小
9．（2022·天津·高考真题）某同学验证两个小球在斜槽末端碰撞时的动量守恒，实验装置如图所示。A、B为两个直径相同的小球。实验时，不放B，让A从固定的斜槽上E点自由滚下，在水平面上得到一个落点位置；将B放置在斜槽末端，让A再次从斜槽上E点自由滚下，与B发生正碰，在水平面上又得到两个落点位置。三个落点位置标记为M、N、P。
（1）为了确认两个小球的直径相同，该同学用10分度的游标卡尺对它们的直径进行了测量，某次测量的结果如下图所示，其读数为__________。
（2）下列关于实验的要求哪个是正确的__________。
A．斜槽的末端必须是水平的 B．斜槽的轨道必须是光滑的
C．必须测出斜槽末端的高度 D．A、B的质量必须相同
（3）如果该同学实验操作正确且碰撞可视为弹性碰撞，A、B碰后在水平面上的落点位置分别为__________、__________。（填落点位置的标记字母）
10．（2022·浙江·统考高考真题）“探究碰撞中的不变量”的实验装置如图所示，阻力很小的滑轨上有两辆小车A、B，给小车A一定速度去碰撞静止的小车B，小车A、B碰撞前后的速度大小可由速度传感器测得。
①实验应进行的操作有_______。
A．测量滑轨的长度
B．测量小车的长度和高度
C．碰撞前将滑轨调成水平
②下表是某次实验时测得的数据：
A的质量/kg B的质量/kg 碰撞前A的速度大小/（） 碰撞后A的速度大小/（） 碰撞后B的速度大小/（）
0.200 0.300 1.010 0.200 0.800
由表中数据可知，碰撞后小车A、B所构成系统的总动量大小是_______kg·m/s。（结果保留3位有效数字）
验证动量守恒定律
（模拟精练+真题演练）
1．（2023·湖南衡阳·衡阳县第三中学校考模拟预测）如图，某同学用平抛运动演示仪验证碰撞中的动量守恒，实验的主要步骤如下：

（1）将斜槽末端处的切线调成_______。
（2）将O点处的小球b移开，将小球a从P点由静止释放，记录下小球a在水平面上的落点位置。
（3）在O点处放上小球b，再将小球a从P点由静止释放，记录下两球落在水平面上的位置，在本次操作中，小球a的质量应_______（填“大于”“等于”或“小于”）小球b的质量。
（4）测出各落点位置与水平面上A点（OA与水平面垂直）间的距离分别为AB＝L1、AC＝L2、AD＝L3。
（5）用天平测出小球a、b的质量分别为m1、m2，若满足m1L2＝_______，则两小球碰撞时遵循动量守恒；若满足_______（用m1、m2表示），则两小球碰撞为弹性碰撞。
【答案】 水平 大于
【详解】（1）[1]小球做平抛运动的初速度方向应该是沿水平方向，所以应将斜槽末端处的切线调成水平。
（3）[2]为防止小球a反弹，小球a的质量应大于小球b的质量。
（5）[3]由平抛运动规律得，，由动量守恒定律得联立解得若两小球的碰撞为弹性碰撞，由机械能守恒得
则，联立可得
2．（2023·云南·校联考一模）小赵同学用图所示的装置验证碰撞中的动量守恒。该同学使用频闪相机对碰撞前后小球运动情况进行拍摄。图中背景是放在竖直平面内的带方格的纸板，纸板平面与小球轨迹所在的平面平行，每个小方格的边长为，取，实验核心步骤如下：
（1）让小球从挡板处静止释放，从斜槽末端水平抛出后频闪照片如图（b）中的A所示。
（2）把小球静置于轨道末端，让小球从挡板处静止释放，两球在斜槽末端碰撞，碰后两小球从斜槽末端水平抛出后频闪照片分别如图（b）中的B、C所示。
（3）由图结合已知数据可计算出频闪相机闪光的周期__________s（结果保留2位有效数字）。
（4）由图结合已知数据可计算出碰懂前小球的速度__________：碰撞后小球的速度__________（结果保留2位有效数字）。
（5）若碰撞中动量守恒、则________。
【答案】 0.10 1.0 1.5
【详解】（3）[1]小球在空中做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，则有
解得频闪相机闪光的周期为
（4））[2]小球在空中做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，由图可知碰懂前小球的速度为
[3]碰撞后小球的速度为
（5）[4]碰撞后小球的速度为根据动量守恒可得
可得
3．（2023·河南许昌·禹州市高级中学校考模拟预测）为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞，某同学选取了两个体积相同、质量不相等的小球，按下述步骤做了如下实验：

①用天平测出两个小球的质量（分别为m1和m2）。
②按照如图所示的那样，安装好实验装置。将斜槽AB固定在桌边，使槽的末端处的切线水平，将一斜面BC连接在斜槽末端。
③先不放小球m2，让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，记下小球的落点位置。
④将小球m2放在斜槽末端边缘处，让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下，使它们发生碰撞，记下小球m1和m2在斜面上的落点位置。
⑤用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B的距离，图中D、E、F点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置，到B点的距离分别为LD、LE、LF。
（1）小球m1和m2需要m1___________m2；（填“大于”、“小于”或者“等于），发生碰撞后，m1的落点是图中的___________点。
（2）实验中小球均落在斜面上，用测得的物理量来表示，只要满足以下关系式中的哪一项___________，则说明碰撞中动量守恒；只要再满足关系式___________，则说明两小球的碰撞是弹性碰撞。（将正确答案前面的选项填入适当的位置）
A．
B．
C．
D．
【答案】 大于 D A B
【详解】（1）[1]小球m1和m2需要m1大于m2；
[2]发生碰撞后，m1的落点是图中的D点；
（2）[3][4]由题可知，碰撞后m1的落点是图中的D点，m2的落点是图中的F点，设斜面的倾角为，小球从斜面顶端平抛落到斜面上，两者距离为，由平抛运动的知识可知；
可得由于、都是恒量，所以；
所以动量守恒的表达式可化简为故选A。机械能守恒的表达式可以化简为
故选B。
4．（2023·河北沧州·统考一模）某高中物理兴趣小组设计了如图所示的装置来验证动量守恒定律。一长木板固定在水平桌面上，木板左端装有竖直挡板，轻弹簧的一端固定在竖直挡板上，长木板右端伸出桌面，右端点为。半径为的圆弧竖直放置在水平地面上，圆心为长木板右端点。缓慢推动质量为的小球a，将弹簧从原长位置压缩至点，释放后小球从木板右端点水平抛出，落至右侧圆弧上。再把质量为、半径与小球a相同的小球b静止放在点，小球a压缩弹簧后仍从点释放，与小球b相碰后，两球分别落至右侧圆弧上。多次重复实验，得到两球落在圆弧上的三个平均位置分别为、、。测得长木板右端点与、、三点的连线与竖直方向的夹角分别为、、。已知小球半径远小于圆弧半径。
（1）关于该实验，下列说法正确的有___________。
A．小球a的质量必须大于小球b的质量B．长木板必须做到尽可能的光滑
C．长木板必须水平放置D．需测出圆弧半径的具体数值
（2）若小球a第一次在圆弧上的落点为，则小球b在圆弧上的落点为上图中的_________点；验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为___________（从题给、、、、、、中选择需要的物理量表示）。
【答案】 AC/CA 或
【详解】（1）[1]A．为防止入射小球反弹，小球的质量必须大于小球的质量，故A正确；
B．只要入射球到达木板末端时速度相等即可，长木板没有必要光滑，故B错误；
C．小球离开木板做平抛运动，则长木板必须水平放置，故C正确；
D．计算过程中，圆弧半径可以消掉，不需要测量，故D错误。故选AC。
（2）[2]若小球第一次在圆弧上的落点为，小球与小球相碰后，由于小球的速度大于小球的速度，则小球在圆弧上的落点为图中的点。
[3]测得斜槽末端与点的连线与竖直方向的夹角为，由平抛规律；
设斜槽末端与点的连线长度为（即圆弧半径为），则有；
解得测得斜槽末端与点的连线与竖直方向的夹角为，与点的连线与竖直方向的夹角为，同理可得；由动量守恒定律得
化简可得
或
5．（2023·湖北武汉·统考模拟预测）某实验小组利用如图所示的实验装置验证动量守恒定律，实验主要步骤如下：
ⅰ．调节气垫导轨水平，并将气垫导轨固定，用电子秤测得两滑块的质量分别为和；
ⅱ．将滑块A、B放在导轨上，调节B的位置，使A与B接触时，A的左端到左边挡板的距离与B的右端到右边挡板的距离相等，测得；
ⅲ．使A以一定的初速度沿气垫导轨向左运动，先后与左边挡板、B碰撞，用手机的“声学秒表”软件记录A从与左边挡板碰撞时刻开始到与B碰撞所用的时间，分别记录从A和B碰撞时刻开始到各自撞到挡板所用的时间和。

请回答下列问题：
（1）实验中，A、B碰撞后的运动方向相反，则应选取质量为______kg的滑块作为B；
（2）A、B从开始接触到分离，A的动量减少量是______，B的动量增加量是______；（结果均保留3位有效数字）
（3）A、B的这次碰撞是非弹性碰撞的依据是______。
A． B． C． D．
【答案】 0.400 0.127 0.125 B
【详解】（1）[1] 碰后运动方向相反，应该用质量较小的滑块碰撞质量较大的滑块，故选0.400kg的滑块作为B。
（2）[2]碰前滑块A的速度碰后滑块A的速度
A的动量减少量是
[3] 碰后滑块B的速度，B的动量减少量是
（3）[4] A、B的这次碰撞是非弹性碰撞，则动量守恒，动能减少；
联立解得；所以故选B。
6．（2023·西藏拉萨·统考一模）某实验小组的同学设计了如图1所示的装置做“验证动量守恒定律”的实验，实验步骤如下：
（1）在长木板的左端固定一位移传感器（与计算机连接），并利用垫木将长木板的左端垫高，将质量为M的滑块甲放置在木板上，反复调整垫木的位置，直到轻推滑块甲后，滑块甲沿木板向下做匀速直线运动为止；
（2）调整好垫木位置后，将滑块甲紧靠位移传感器放置，然后轻推滑块甲，滑块甲向下运动，与静止在P点的质量为m的滑块乙（与甲的材质相同，其一侧粘有质量不计的橡皮泥）相碰并粘在一起，再一起下滑到底端；
（3）在上述过程中，通过位移传感器在计算机上获得了如图2所示的s-t图像，由图可知，碰前滑块甲的速度大小为___________；碰后滑块乙的速度大小为___________；（两空均用图中所给物理量的字母表示）
（4）若两滑块碰撞前后动量守恒，则需满足的表达式为___________（用题干和图中所给物理量的字母表示）。
【答案】
【详解】（3）[1]滑块甲与滑块乙碰撞前做匀速直线运动，根据s-t图像可知，图中的0~t1段图像的斜率为滑块甲的碰前速度
[2]甲、乙碰后粘在一起做匀速直线运动，图中的段图像的斜率为碰后滑块甲、乙的速度
（4）[3]滑块甲和滑块乙碰前的总动量为碰后的总动量为
故两滑块碰撞前后验证动量守恒定律的表达式为
7．（2023·江西吉安·统考一模）为了验证动量守恒定律，小明同学利用实验室的器材设计制造了一套实验装置，如图所示。在水平轨道SP左侧安装有一弹簧盒，可将滑块沿轨道弹射出。实验中使用同种材料、大小相等且一个为空心，另一个为实心的两滑块A和B。实验操作步骤如下：
①用天平测得两滑块A、B质量分别为、；
②先不放滑块B，用滑块A沿轨道向左按压弹簧盒中弹簧至适当位置后松手，滑块A由静上弹出，A最终停止轨道上的点，测量并记录滑块A在水平轨道上滑行的段距离为；
③再把滑块B静置于O点，让滑块A仍从弹簧盒弹出，滑块A和滑块B碰撞后分别停在水平轨道上的点和点，测量并记录，；
④整理并处理实验数据，验证A、B碰撞过程中是否满足动量守恒定律。
（1）关于本实验，下列说法正确的是__________。
A．SO段轨道越光滑，其误差影响越小
B．滑块A空心，滑块B实心
C．滑块A每次必须从弹簧盒的同一位置由静止释放
D．两滑块与水平轨道OP段的动摩擦因数必须相等
（2）若两球碰撞前后的动量守恒，其表达式可表示为__________，若进一步研究该碰撞是否为弹性碰撞，还需要判断关系式__________是否成立。（选填下列选项的序号A、B、C或D）
A． B．
C． D．
【答案】 CD C A
【详解】（1）[1]AC．实验中不需要保证SO轨道是否光滑，只需要保证释放的滑块通过O点时速度一样，即保证在同一位置无初速释放即可，故A错误，C正确；
B．只有滑块A的质量大于滑块B的质量才能保证碰撞时不发生反弹，即碰撞后A的速度不发生变向，故B错误；
D．只有滑块A和滑块B与水平轨道OP的动摩擦因数相同时，才能消去，从而只需测量两滑块的质量及各自在水平轨道上的位移，就可以验证A、B系统在碰撞过程中是否满足动量守恒定律，故D正确。
（2）[2]当滑块A第一次从O点滑到点时，根据动能定理解得对滑块A第二次碰撞B后，对A、B后续滑行过程运用动能定理；解得；
若两球碰撞前动量守恒，则满足即需验证等式C成立；
[3]需验证碰撞前后动能是否相同，即解得等式A成立。
8．（2023·内蒙古通辽·校考模拟预测）2022年6月5日10时44分，神舟十四号飞船搭载航天员陈冬、刘洋和蔡旭哲，成功发射，并与空间站核心舱顺利对接。神舟十四号飞行乘组将首次利用位于问天实验舱的气闸舱实施两到三次出舱活动，并将继续开展天宫课堂。假设刘洋想用如图所示装置验证碰撞中的动量守恒，粗糙导轨水平放置，挡光板宽度为9.0mm，两滑块A、B被弹簧（图中未画出）弹开后，左侧A滑块通过左侧的光电计时器，记录时间为0.040s，右侧B滑块通过右侧的光电计时器，记录时间为0.060s，A、B质量未知。
质量的测量是通过舱壁上打开的一个支架形状的质量测量仪完成的。由牛顿第二定律可知，如果给物体施加一个已知的力，并测得物体在这个力作用下的加速度，就可以求出物体的质量。这就是动力学测量质量的方法。
（1）如图，假如航天员在A、B两滑块中间夹了一个质量不计的压力传感器，现让舱壁支架给B滑块一个恒力F，此时压力传感器示数为。将A、B对换位置，给A施加相同的恒力F，压力传感器示数为。据此可知A、B两滑块的质量之比______。（用、表示）
（2）在计算机设定的恒力F作用下，物体由静止开始运动，用测量装置能够测量出支架作用距离x和时间t，从而计算出加速度a=______（用x、t表示）。
（3）若测出左侧A滑块质量为100g，A滑块的大小为______kg·m/s，右侧B滑块质量为150g，两滑块质量与速度的乘积的矢量和______kg·m/s。
（4）对于在天宫二号完成这个实验，下列说法正确的是______。
A．可以用天平测出A、B物块的质量
B．因导轨粗糙，验证碰撞中的动量守恒，先要平衡摩擦力
C．这个实验可以估算出弹簧的弹性势能
D．两滑块的质量与速度乘积的矢量和式中的、都是速度的大小
【答案】 0.0225 0 C
【详解】（1）[1]现让舱壁支架给B滑块一个恒力F，此时压力传感器示数为，满足；
将A、B对换位置，给A施加相同的恒力F，压力传感器示数为，满足；
据此可知A、B两滑块的质量之比
（2）[2]在计算机设定的恒力F作用下，物体由静止开始运动，用测量装置能够测量出支架作用距离x和时间t，则从而计算出加速度
（3）[3]规定向左为正方向，左侧A滑块的速度为则A滑块的大小为
[4]规定向左为正方向，右侧B滑块的速度为则B滑块的大小为
因为和等大、反向，则两滑块质量与速度的乘积的矢量和
（4）[5] A．天空二号中所有以重力为工作原理的都不能工作，所有不可以用天平测出物块的质量，故A错误；
B．导轨虽然粗糙，因无正压力，没有摩擦力，所以不需要平衡，故B错误；
C．这个实验可以估算出弹簧的弹性势能，故C正确；
D．两滑块的质量与速度乘积的矢量和式中的、都是速度，故D错误。故选C。
9．（2022·天津·高考真题）某同学验证两个小球在斜槽末端碰撞时的动量守恒，实验装置如图所示。A、B为两个直径相同的小球。实验时，不放B，让A从固定的斜槽上E点自由滚下，在水平面上得到一个落点位置；将B放置在斜槽末端，让A再次从斜槽上E点自由滚下，与B发生正碰，在水平面上又得到两个落点位置。三个落点位置标记为M、N、P。
（1）为了确认两个小球的直径相同，该同学用10分度的游标卡尺对它们的直径进行了测量，某次测量的结果如下图所示，其读数为__________。
（2）下列关于实验的要求哪个是正确的__________。
A．斜槽的末端必须是水平的 B．斜槽的轨道必须是光滑的
C．必须测出斜槽末端的高度 D．A、B的质量必须相同
（3）如果该同学实验操作正确且碰撞可视为弹性碰撞，A、B碰后在水平面上的落点位置分别为__________、__________。（填落点位置的标记字母）
【答案】 10.5 A M P
【详解】（1）[1]观察主尺的单位为，读出主尺的读数是，游标尺上的第五条刻度线与主尺上的刻度线对齐，其读数为，结合主尺及游标尺的读数得到被测直径为
（2）[2]ABC．首先考查在实验的过程中，需要小球A两次沿斜槽滚到末端时的速度都水平且大小相同。实验时应使小球A每次都从同一位置由静止开始释放，并不需要斜槽的轨道光滑的条件，也不需要测出斜槽末端的高度，但是必须保证斜槽末端水平，故A正确，BC错误；
D．小球A与B发生正碰时，为使小球A在碰后不反弹，要求小球A的质量大于小球B的质量，故D错误。故选A。
（3）[3][4]设A、B两球的质量分别为mA和mB，由（2）中分析知mA>mB；碰前A的速度v0；因为两个金属小球的碰撞视为弹性碰撞，则由动量守恒定律得
由机械能守恒定律得解得，可见碰后小球A的速度小于小球B的速度，也小于碰前A的速度v0；所以小球A单独滚下落到水平面上的位置为N，A、B碰后在水平面上的落点位置分别为M、P。
10．（2022·浙江·统考高考真题）“探究碰撞中的不变量”的实验装置如图所示，阻力很小的滑轨上有两辆小车A、B，给小车A一定速度去碰撞静止的小车B，小车A、B碰撞前后的速度大小可由速度传感器测得。
①实验应进行的操作有_______。
A．测量滑轨的长度
B．测量小车的长度和高度
C．碰撞前将滑轨调成水平
②下表是某次实验时测得的数据：
A的质量/kg B的质量/kg 碰撞前A的速度大小/（） 碰撞后A的速度大小/（） 碰撞后B的速度大小/（）
0.200 0.300 1.010 0.200 0.800
由表中数据可知，碰撞后小车A、B所构成系统的总动量大小是_______kg·m/s。（结果保留3位有效数字）
【答案】 C
【详解】①[1]碰撞前将滑轨调成水平，保证碰撞前后A、B做匀速直线运动即可，没有必要测量滑轨的长度和小车的长度、高度。故选C。
②[2]由表中数据可知小车A的质量小于B的质量，则碰后小车A反向运动，设碰前小车A的运动方向为正方向，则可知碰后系统的总动量大小为解得亲爱的同学加油，给自己实现梦想的机会。
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第33讲 验证动量守恒定律
目录
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复习目标
网络构建
考点一 教材原型实验
【夯基·必备基础知识梳理】
知识点 实验目的、器材、原理、步骤、注意事项、误差分析
【提升·必考题型归纳】
考向1 实验原理与操作
考向2 数据处理与误差分析
考点二 创新实验方案
【夯基·必备基础知识梳理】
知识点 实验方案的改进
【提升·必考题型归纳】
考向1 实验原理的改进
考向2 实验器材的创新
考向3 实验思路的创新
真题感悟
理解和掌握验证动量守恒定律实验原理，并会做出必要的误差分析。
2、能够在原型实验基础上，通过对实验的改进或者创新，做出同类探究。
考点要求 考题统计 考情分析
验证动量守恒定律 2023年辽宁卷第11题 2022年天津卷第9题 2022年1月浙江卷第18题 各地高考对验证动量守恒定律这个实验的考查近几年频度不是太高，考查多在原型实验的所用原理的基础之上，通过创新实验的方式予以考查。
考点一 教材原型实验
知识点　实验目的、器材、原理、步骤、注意事项、误差分析
1．实验目的
(1)掌握动量守恒的条件。
(2)验证碰撞中的动量守恒。
2．实验思路
(1)物理量的测量
确定研究对象，明确所需测量的物理量和实验器材，测量物体的质量和两个物体发生碰撞前后各自的速度。
(2)数据分析
选定实验方案，设计实验数据记录表格，测出并记录物体的质量和发生碰撞前后各自的速度，计算碰撞前后的总动量，代入公式m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′进行验证。
(3)实验方案
方案一：用气垫导轨完成两个滑块的一维碰撞。
实验装置如图所示。
①质量的测量：用天平测量质量。
②速度的测量：利用公式v＝计算，式中Δx为挡光片的宽度，Δt为计时器显示的挡光片经过光电门所对应的时间。
③利用在滑块上增加重物的方法改变碰撞物体的质量。
④实验方法
　
a．用细线将弹簧片压缩，放置于两个滑块之间，并使它们静止，然后烧断细线，弹簧片弹开后落下，两个滑块随即向相反方向运动(如图甲所示)。
b．在两滑块相碰的端面上装上弹性碰撞架(如图乙所示)，可以得到能量损失很小的碰撞。
c．在两个滑块的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，两个滑块连成一体运动(如图丙所示)，这样可以得到能量损失很大的碰撞。
⑤器材：气垫导轨、光电计时器、滑块(带挡光片)两个、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥、天平。
方案二：利用斜槽实现两小球的一维碰撞。
如图甲所示，让一个质量较大的小球从斜槽上滚下来，与放在斜槽末端的另一质量较小的球发生碰撞，之后两小球都做平抛运动。
　
①质量的测量：用天平测量质量。
②速度的测量：由于两小球下落的高度相同，所以它们的飞行时间相等。如果用小球的飞行时间作时间单位，那么小球飞出的水平距离在数值上就等于它的水平速度。因此，只需测出两小球的质量m1、m2和不放被碰小球时入射小球在空中飞出的水平距离s1，以及碰撞后入射小球与被碰小球在空中飞出的水平距离s1′和s2′。若在实验误差允许的范围内m1s1与m1s1′＋m2s2′相等，就验证了两个小球碰撞前后的不变量。
③让小球从斜槽的不同高度处开始滚动，进行多次实验。
④器材：斜槽、两个大小相等而质量不等的小球、铅垂线、白纸、复写纸、刻度尺、天平、圆规。
3．实验步骤
不论采用哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安排，参考步骤如下：
(1)用天平测量相关碰撞物体的质量m1、m2，填入预先设计好的表格中。
(2)安装实验装置。
(3)使物体发生碰撞。
(4)测量或读出碰撞前后相关的物理量，计算对应的速度，填入预先设计好的表格中。
(5)改变碰撞条件，重复步骤(3)(4)。
(6)进行数据处理，通过分析比较，验证动量守恒定律。
(7)整理器材，结束实验。
4．数据处理
为了验证动量守恒定律，将实验中测得的物理量填入如下表格。
碰撞前 碰撞后
质量 m1 m2 m1 m2
速度 v1 v2 v1′ v2′
mv m1v1＋m2v2 m1v1′＋m2v2′
(1)方法：将表格中的m1、m2、v1、v2、v1′和v2′等数据代入m1v1＋m2v2和m1v1′＋m2v2′进行验证。
(2)结论：在实验误差允许的范围内，m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′即可验证动量守恒定律。
5．误差分析
(1)系统误差
①碰撞是否为一维碰撞，是产生误差的一个原因，设计实验方案时应保证碰撞为一维碰撞。
②碰撞中是否受其他力(例如摩擦力)的影响是带来误差的又一个原因，实验中要合理控制实验条件，避免除碰撞时相互作用力外的其他力影响物体速度。
(2)偶然误差：测量和读数的准确性带来的误差，实验中应规范测量和读数，同时增加测量次数，取平均值，尽量减少偶然误差的影响。
6．注意事项
(1)保证两物体发生的是一维碰撞，即两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿同一直线运动。
(2)若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时注意应利用水平仪确保导轨水平。
(3)利用平抛运动进行实验，斜槽末端必须水平，且小球每次从斜槽上同一位置由静止滚下；入射小球质量要大于被碰小球质量。
考向1 实验原理与操作
1．某同学用如图甲所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来寻找不变量，图中CQ是斜槽，QR为水平槽，二者平滑相接，实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面上的记录纸上，留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。然后把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹。重复这种操作10次。
图中O是水平槽末端口在记录纸上的垂直投影点，P为未放被碰球B时A球的平均落点，M为与B球碰后A球的平均落点，N为被碰球B的平均落点。若B球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于OP，米尺的零点与O点对齐。

（1）入射球A的质量和被碰球B的质量的关系是 _________ （选填“>”“<”或“=”）；
（2）碰撞后B球的水平射程约为________cm；
（3）下列选项中，属于本次实验必须测量的的物理量是________（填选项前的字母）。
A．水平槽上未放B球时，测量A球平均落点位置到O点的距离
B．A球与B球碰撞后，测量A球平均落点位置到O点的距离
C．测量A球或B球的直径D
D．测量A球和B球的质量、
E．测量G点相对于水平槽面的高度H
（4）若为不变量，则需验证的关系式为_______________。（用题中给出的字母表示）
考向2 数据处理与误差分析
2．如图是验证动量守恒定律实验装置，某同学要用该装置探究大小相同的钢球与木球在碰撞过程中的能量损失情况，图中O点为铅锤在长条纸上的竖直投影点，请回答下列问题：
（1）实验前应调整斜槽，使斜槽末端______；
（2）实验过程中，将钢球作为入射小球，先不放被碰小球，从斜槽上某一位置由静止释放入射小球，测得O点与入射小球在地面上落点的距离为；然后将被碰小球置于斜槽末端，让入射小球从斜槽上同一位置由静止释放，测得O点与入射小球和被碰小球在地面上落点的距离分别为x1、x2；测得斜槽末端距离地面高度为h，测得入射小球和被碰小球的质量分别为、，查知当地重力加速度为g。则钢球与木球碰撞过程中损失的机械能______（用题中所给物理量表示）；
（3）该同学查阅资料得知，恢复系数e能更好地表征碰撞过程中能量的损失情况，恢复系数e等于碰撞后两物体相对速度与碰撞前两物体相对速度大小之比，根据（2）中测量结果，钢球与木球碰撞过程的恢复系数______；
（4）某次实验中，用木球作为入射小球，仍用该装置进行实验，发现木球被反弹，则测得的恢复系数e会______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
考点二 创新实验方案
知识点1　实验器材的改进
知识点2　实验方案的改进
考向1 实验原理的改进
1．某同学利用如图所示的装置验证“碰撞过程中的动量守恒”。水平桌面上固定两个钉子，用两根长度均为l的细线拴住两个大小相同、质量分别为和小球1和2，细线与钉子的拴接处分别安装了拉力传感器，可实时显示细线中的拉力大小。初始时，两小球靠在一起，两细线刚好平行，小球的直径远小于细线的长度。现将小球涂上润滑油，实验步骤如下：
（1）将小球1沿着圆弧拉到某点A处，并在A处给小球1一个沿切线方向的初速度，并记录拉力传感器1的示数。
（2）小球1与小球2在初始点发生碰撞，碰后小球1弹回，记录碰后两小球运动过程中传感器1和2的示数分别为、。
（3）对实验数据进行相关计算和分析：与小球2碰前，小球1的速度大小可表示为______；物理量、、、、满足等量关系______时，即可验证碰撞瞬间，两小球组成的系统动量守恒；若该碰撞为弹性碰撞，、、还应满足的等量关系为______。
考向2 实验器材的创新
2．小李同学利用图示的弹簧发射装置进行“验证动量守恒定律”的实验，操作步骤如下：
①在水平桌面上的适当位置固定好弹簧发射器，使其出口处切线与水平桌面相平且弹簧原长时与管口平齐；
②在一块平直长木板表面先后钉上白纸和复写纸，将该木板竖直并贴紧桌面右侧边缘。将小球a向左压缩弹簧并使其由静止释放，a球碰到木板，在白纸上留下压痕P；
③将木板向右水平平移适当距离x2，再将小球a向左压缩弹簧到某一固定位置并由静止释放，撞到木板上，在白纸上留下压痕P2；
④将半径相同的小球b放在桌面的右边缘，仍让小a从步骤③中的释放点由静止释放，与b球相碰后，两球均撞在木板上，在白纸上留下压痕P1、P3。
（1）本实验必须测量的物理量有 _____。
A．小球的半径r
B．小球a、b的质量ma、mb
C．弹簧的压缩量x1，木板距离桌子边缘的距离x2
D．小球在木板上的压痕P1、P2、P3分别与P之间的竖直距离L1、L2、L3
（2）本实验中所选用的两小球的质量关系为ma______mb。（选填“＞”“＜”或“＝”）
（3）两小球碰撞后，小球a撞到木板上的痕迹为 ______。（选填“P1”、“P2”或“P3”）
（4）用（1）中所测的物理量来验证两球碰撞过程动量守恒，其表达式为 ______。
（5）若a、b两球上涂有粘性很强的胶体（胶体质量不计），让小球a从步骤③中的释放点由静止释放与b球相碰后，两球粘连在一起并撞到木板上在白纸上留下压痕P4，则压痕P4的位置应在 ______。
A．P与P1之间
B．P1与P2之间
C．P2与P3之间
D．P3下方
考向3 实验思路的创新
3．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，测量O点到球心的距离为L，小球B离地面的高度为 ，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_______。
A．要使小球A和小球B发生对心碰撞
B．小球A的质量要大于小球B的质量
C．应使小球A由静止释放
（2）某次测量实验中，该同学测量数据如下：d=0.5cm，L=0.5cm， =0.45cm，x=0.30cm，t1=0.0025s，t2=0.0050s，重力加速度g取10m/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________碰撞（“弹性”或“非弹性”）。
（2023年辽宁卷高考真题）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和()。将硬币甲放置在斜面一某一位置，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、、。
（1）在本实验中，甲选用的是____（填“一元”或“一角”）硬币；
（2）碰撞前，甲到O点时速度的大小可表示为_____（设硬币与纸板间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g）；
（3）若甲、乙碰撞过程中动量守恒，则_____（用和表示），然后通过测得的具体数据验证硬币对心碰撞过程中动量是否守恒；
（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____。
第33讲 验证动量守恒定律
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【夯基·必备基础知识梳理】
知识点 实验目的、器材、原理、步骤、注意事项、误差分析
【提升·必考题型归纳】
考向1 实验原理与操作
考向2 数据处理与误差分析
考点二 创新实验方案
【夯基·必备基础知识梳理】
知识点 实验方案的改进
【提升·必考题型归纳】
考向1 实验原理的改进
考向2 实验器材的创新
考向3 实验思路的创新
真题感悟
理解和掌握验证动量守恒定律实验原理，并会做出必要的误差分析。
2、能够在原型实验基础上，通过对实验的改进或者创新，做出同类探究。
考点要求 考题统计 考情分析
验证动量守恒定律 2023年辽宁卷第11题 2022年天津卷第9题 2022年1月浙江卷第18题 各地高考对验证动量守恒定律这个实验的考查近几年频度不是太高，考查多在原型实验的所用原理的基础之上，通过创新实验的方式予以考查。
考点一 教材原型实验
知识点　实验目的、器材、原理、步骤、注意事项、误差分析
1．实验目的
(1)掌握动量守恒的条件。
(2)验证碰撞中的动量守恒。
2．实验思路
(1)物理量的测量
确定研究对象，明确所需测量的物理量和实验器材，测量物体的质量和两个物体发生碰撞前后各自的速度。
(2)数据分析
选定实验方案，设计实验数据记录表格，测出并记录物体的质量和发生碰撞前后各自的速度，计算碰撞前后的总动量，代入公式m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′进行验证。
(3)实验方案
方案一：用气垫导轨完成两个滑块的一维碰撞。
实验装置如图所示。
①质量的测量：用天平测量质量。
②速度的测量：利用公式v＝计算，式中Δx为挡光片的宽度，Δt为计时器显示的挡光片经过光电门所对应的时间。
③利用在滑块上增加重物的方法改变碰撞物体的质量。
④实验方法
　
a．用细线将弹簧片压缩，放置于两个滑块之间，并使它们静止，然后烧断细线，弹簧片弹开后落下，两个滑块随即向相反方向运动(如图甲所示)。
b．在两滑块相碰的端面上装上弹性碰撞架(如图乙所示)，可以得到能量损失很小的碰撞。
c．在两个滑块的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，两个滑块连成一体运动(如图丙所示)，这样可以得到能量损失很大的碰撞。
⑤器材：气垫导轨、光电计时器、滑块(带挡光片)两个、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥、天平。
方案二：利用斜槽实现两小球的一维碰撞。
如图甲所示，让一个质量较大的小球从斜槽上滚下来，与放在斜槽末端的另一质量较小的球发生碰撞，之后两小球都做平抛运动。
　
①质量的测量：用天平测量质量。
②速度的测量：由于两小球下落的高度相同，所以它们的飞行时间相等。如果用小球的飞行时间作时间单位，那么小球飞出的水平距离在数值上就等于它的水平速度。因此，只需测出两小球的质量m1、m2和不放被碰小球时入射小球在空中飞出的水平距离s1，以及碰撞后入射小球与被碰小球在空中飞出的水平距离s1′和s2′。若在实验误差允许的范围内m1s1与m1s1′＋m2s2′相等，就验证了两个小球碰撞前后的不变量。
③让小球从斜槽的不同高度处开始滚动，进行多次实验。
④器材：斜槽、两个大小相等而质量不等的小球、铅垂线、白纸、复写纸、刻度尺、天平、圆规。
3．实验步骤
不论采用哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安排，参考步骤如下：
(1)用天平测量相关碰撞物体的质量m1、m2，填入预先设计好的表格中。
(2)安装实验装置。
(3)使物体发生碰撞。
(4)测量或读出碰撞前后相关的物理量，计算对应的速度，填入预先设计好的表格中。
(5)改变碰撞条件，重复步骤(3)(4)。
(6)进行数据处理，通过分析比较，验证动量守恒定律。
(7)整理器材，结束实验。
4．数据处理
为了验证动量守恒定律，将实验中测得的物理量填入如下表格。
碰撞前 碰撞后
质量 m1 m2 m1 m2
速度 v1 v2 v1′ v2′
mv m1v1＋m2v2 m1v1′＋m2v2′
(1)方法：将表格中的m1、m2、v1、v2、v1′和v2′等数据代入m1v1＋m2v2和m1v1′＋m2v2′进行验证。
(2)结论：在实验误差允许的范围内，m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′即可验证动量守恒定律。
5．误差分析
(1)系统误差
①碰撞是否为一维碰撞，是产生误差的一个原因，设计实验方案时应保证碰撞为一维碰撞。
②碰撞中是否受其他力(例如摩擦力)的影响是带来误差的又一个原因，实验中要合理控制实验条件，避免除碰撞时相互作用力外的其他力影响物体速度。
(2)偶然误差：测量和读数的准确性带来的误差，实验中应规范测量和读数，同时增加测量次数，取平均值，尽量减少偶然误差的影响。
6．注意事项
(1)保证两物体发生的是一维碰撞，即两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿同一直线运动。
(2)若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时注意应利用水平仪确保导轨水平。
(3)利用平抛运动进行实验，斜槽末端必须水平，且小球每次从斜槽上同一位置由静止滚下；入射小球质量要大于被碰小球质量。
考向1 实验原理与操作
1．某同学用如图甲所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来寻找不变量，图中CQ是斜槽，QR为水平槽，二者平滑相接，实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面上的记录纸上，留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。然后把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹。重复这种操作10次。
图中O是水平槽末端口在记录纸上的垂直投影点，P为未放被碰球B时A球的平均落点，M为与B球碰后A球的平均落点，N为被碰球B的平均落点。若B球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于OP，米尺的零点与O点对齐。

（1）入射球A的质量和被碰球B的质量的关系是 _________ （选填“>”“<”或“=”）；
（2）碰撞后B球的水平射程约为________cm；
（3）下列选项中，属于本次实验必须测量的的物理量是________（填选项前的字母）。
A．水平槽上未放B球时，测量A球平均落点位置到O点的距离
B．A球与B球碰撞后，测量A球平均落点位置到O点的距离
C．测量A球或B球的直径D
D．测量A球和B球的质量、
E．测量G点相对于水平槽面的高度H
（4）若为不变量，则需验证的关系式为_______________。（用题中给出的字母表示）
【答案】 > 64.7 ABD
【详解】（1）[1]要使两球碰后都向右运动应有A球质量大于B球质量，即；
（2）[2]将10个点圈在圆内的最小圆的圆心作为平均落点，可由米尺测得碰撞后B球的水平射程约为64.7cm。
（3）[3]从同一高度做平抛运动，飞行的时间t相同，而水平方向为匀速直线运动，故水平位移所以只要测出小球飞行的水平位移，就可以用水平位移的测量值代替平抛初速度。故需测出未放B球时A球飞行的水平距离和碰后AB球飞行的水平距离和，及AB两球的质量。故选ABD。
（4）[4]若为不变量，需验证的关系式为，将；；
代入上式得
考向2 数据处理与误差分析
2．如图是验证动量守恒定律实验装置，某同学要用该装置探究大小相同的钢球与木球在碰撞过程中的能量损失情况，图中O点为铅锤在长条纸上的竖直投影点，请回答下列问题：
（1）实验前应调整斜槽，使斜槽末端______；
（2）实验过程中，将钢球作为入射小球，先不放被碰小球，从斜槽上某一位置由静止释放入射小球，测得O点与入射小球在地面上落点的距离为；然后将被碰小球置于斜槽末端，让入射小球从斜槽上同一位置由静止释放，测得O点与入射小球和被碰小球在地面上落点的距离分别为x1、x2；测得斜槽末端距离地面高度为h，测得入射小球和被碰小球的质量分别为、，查知当地重力加速度为g。则钢球与木球碰撞过程中损失的机械能______（用题中所给物理量表示）；
（3）该同学查阅资料得知，恢复系数e能更好地表征碰撞过程中能量的损失情况，恢复系数e等于碰撞后两物体相对速度与碰撞前两物体相对速度大小之比，根据（2）中测量结果，钢球与木球碰撞过程的恢复系数______；
（4）某次实验中，用木球作为入射小球，仍用该装置进行实验，发现木球被反弹，则测得的恢复系数e会______（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
【答案】 水平 偏小
【详解】（1）[1]实验中为了确定小球碰撞前后的速度，需要使得小球飞出后做平抛运动，则实验前应调整斜槽，使斜槽末端水平。
（2）[2]根据动量守恒有小球平抛运动有，，，
钢球与木球碰撞过程中损失的机械能解得
（3）[3]根据题意有结合上述解得
（4）[4]由于木球被反弹，碰后相对速度为两球体碰后速度大小之和，则有解得实验中，木球反弹后冲上斜面，之后滑下斜面从斜槽末端飞出，此过程由于摩擦阻力做功，存在机械能损耗，则飞出斜槽末端的速度小于碰后的速度，即飞出后水平方向的分位移偏小，即测得的恢复系数e会偏小。
考点二 创新实验方案
知识点1　实验器材的改进
知识点2　实验方案的改进
考向1 实验原理的改进
1．某同学利用如图所示的装置验证“碰撞过程中的动量守恒”。水平桌面上固定两个钉子，用两根长度均为l的细线拴住两个大小相同、质量分别为和小球1和2，细线与钉子的拴接处分别安装了拉力传感器，可实时显示细线中的拉力大小。初始时，两小球靠在一起，两细线刚好平行，小球的直径远小于细线的长度。现将小球涂上润滑油，实验步骤如下：
（1）将小球1沿着圆弧拉到某点A处，并在A处给小球1一个沿切线方向的初速度，并记录拉力传感器1的示数。
（2）小球1与小球2在初始点发生碰撞，碰后小球1弹回，记录碰后两小球运动过程中传感器1和2的示数分别为、。
（3）对实验数据进行相关计算和分析：与小球2碰前，小球1的速度大小可表示为______；物理量、、、、满足等量关系______时，即可验证碰撞瞬间，两小球组成的系统动量守恒；若该碰撞为弹性碰撞，、、还应满足的等量关系为______。
【答案】
【详解】（3）[1]由牛顿第二定律得可得
[2]同理可得，二者碰后的速度大小分别为，由动量守恒定律得
联立解得
[3]若为弹性碰撞，则有解得
考向2 实验器材的创新
2．小李同学利用图示的弹簧发射装置进行“验证动量守恒定律”的实验，操作步骤如下：
①在水平桌面上的适当位置固定好弹簧发射器，使其出口处切线与水平桌面相平且弹簧原长时与管口平齐；
②在一块平直长木板表面先后钉上白纸和复写纸，将该木板竖直并贴紧桌面右侧边缘。将小球a向左压缩弹簧并使其由静止释放，a球碰到木板，在白纸上留下压痕P；
③将木板向右水平平移适当距离x2，再将小球a向左压缩弹簧到某一固定位置并由静止释放，撞到木板上，在白纸上留下压痕P2；
④将半径相同的小球b放在桌面的右边缘，仍让小a从步骤③中的释放点由静止释放，与b球相碰后，两球均撞在木板上，在白纸上留下压痕P1、P3。
（1）本实验必须测量的物理量有 _____。
A．小球的半径r
B．小球a、b的质量ma、mb
C．弹簧的压缩量x1，木板距离桌子边缘的距离x2
D．小球在木板上的压痕P1、P2、P3分别与P之间的竖直距离L1、L2、L3
（2）本实验中所选用的两小球的质量关系为ma______mb。（选填“＞”“＜”或“＝”）
（3）两小球碰撞后，小球a撞到木板上的痕迹为 ______。（选填“P1”、“P2”或“P3”）
（4）用（1）中所测的物理量来验证两球碰撞过程动量守恒，其表达式为 ______。
（5）若a、b两球上涂有粘性很强的胶体（胶体质量不计），让小球a从步骤③中的释放点由静止释放与b球相碰后，两球粘连在一起并撞到木板上在白纸上留下压痕P4，则压痕P4的位置应在 ______。
A．P与P1之间
B．P1与P2之间
C．P2与P3之间
D．P3下方
【答案】 BD/DB ＞ P3 C
【详解】（1）[1]小球离开轨道后做平抛运动，根据运动学规律可得水平速度大小为 ①
为了验证动量守恒定律，需要获取质量和速度信息，并且最终验证的动量守恒表达式中x2和g都可以消去，所以本实验中必须测量的物理量有小球a、b的质量ma、mb和小球在木板上的压痕P1、P2、P3分别与P之间的竖直距离L1、L2、L3，故选BD。
（2）[2]为防止碰撞后入射小球a反弹，两小球的质量关系为ma＞mb。
（3）[3]由于小球a与b碰撞后动能会减小，在水平位移相同的情况下做平抛运动的时间会变长，下落高度会变大，因此小球a撞到木板上的痕迹为P3。
（4）[4]设小球a与b碰撞前瞬间的速度为v0，碰撞后瞬间a、b的速度分别为va、vb，根据①式可得
② ③ ④两球碰撞过程系统动量守恒，取向右为正方向，由动量守恒定律得mav0＝mava+mbvb ⑤联立②③④⑤可得需要验证的表达式为 ⑥
（5）[5]当碰后两球粘连在一起时，根据动量守恒定律可得二者共同速度大小为 ⑦当两小球发生弹性碰撞时，根据动量守恒定律和能量守恒定律有 ⑧ ⑨
联立⑧⑨解得 ⑩则va＜v共＜v0 所以压痕P4的位置应在P2与P3之间，故选C。
考向3 实验思路的创新
3．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，测量O点到球心的距离为L，小球B离地面的高度为 ，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_______。
A．要使小球A和小球B发生对心碰撞
B．小球A的质量要大于小球B的质量
C．应使小球A由静止释放
（2）某次测量实验中，该同学测量数据如下：d=0.5cm，L=0.5cm， =0.45cm，x=0.30cm，t1=0.0025s，t2=0.0050s，重力加速度g取10m/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________碰撞（“弹性”或“非弹性”）。
【答案】 A 非弹性
【详解】(1)[1]A．两个小球必发生对心碰撞，故选项A正确；
B．碰撞后入射球反弹，则要求入射球的质量小于被碰球的质量，故选项B错误；
C．由于碰撞前后A的速度由光电门测出，A释放不一定从静止开始，故选项C错误；故选A；
(2)[2]碰撞前后入射球A的速度由光电门测出：；
被碰球B碰撞后的速度为：
若碰撞前后动量守恒则有：从而求得：
[3]碰撞前的动能而碰撞后的动能由于所以机械能不守恒，故是非弹性碰撞。
（2023年辽宁卷高考真题）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和()。将硬币甲放置在斜面一某一位置，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、、。
（1）在本实验中，甲选用的是____（填“一元”或“一角”）硬币；
（2）碰撞前，甲到O点时速度的大小可表示为_____（设硬币与纸板间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g）；
（3）若甲、乙碰撞过程中动量守恒，则_____（用和表示），然后通过测得的具体数据验证硬币对心碰撞过程中动量是否守恒；
（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____。
【答案】 一元 见解析
【详解】（1）[1]根据题意可知，甲与乙碰撞后没有反弹，可知甲的质量大于乙的质量，甲选用的是一元硬币；
（2）[2]甲从点到点，根据动能定理解得碰撞前，甲到O点时速度的大小
（3）[3]同理可得，碰撞后甲的速度和乙的速度分别为；若动量守恒，则满足
整理可得
（4）[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有：
1.测量误差，因为无论是再精良的仪器总是会有误差的，不可能做到绝对准确；
2.碰撞过程中，我们认为内力远大于外力，动量守恒，实际上碰撞过程中，两个硬币组成的系统合外力不为零。

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