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(共40张PPT)
高考物理总复习课件
第六章 　碰撞与动量守恒
实验六 验证动量守恒定律
一、基本原理与操作
图 S6-1
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：按照图 S6-1 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.记下重
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________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 S6-2 所示.
同一高度
图 S6-2
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·____＋m2·____，看在误差允许
的范围内是否成立.
OM
ON
二、实验注意事项
1.斜槽末端的切线必须水平.
大
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____的小球作为入射小球，且两球半径 r1＝r2.
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.
考点 基本实验操作与实验数据的考查
【典题 1】小羽同学用图 S6-3 甲所示装置验证动量守恒定律
(水平地面依次铺有复写纸和白纸).
甲
乙
图 S6-3
实验时，先让入射球 A，多次从斜轨上 C 位置静止释放.然后，
把被碰小球 B 静置于轨道的末端，再将入射小球 A 从斜轨上 C 位
置静止释放，与小球 B 相撞，多次重复此步骤，用最小圆圈法分
别找到小球的平均落点 M、P、N，图中 O 点为小球抛出点在水平
地面上的垂直投影.
(1)关于此碰撞实验，下列说法正确的是______(多选).
A.复写纸和白纸依次铺好后，实验过程白纸的位置不能再移动
B.需要测量球 A 或球 B 的直径
C.入射球和被碰球的质量必须相等，且大小相同
D.需要测量球 A 和球 B 的质量 mA 和 mB
(2)为了减少实验误差，有同学提出斜槽倾斜部分的轨道应尽
量光滑，你认为这种说法对吗？并再提出一种减少实验误差的方
法：____________________________________________________.
(3)如图乙所示，测量出平均水平位移 OM、OP、ON 的长度
x1、x2、x3，若两球相碰前后的总动量守恒，碰撞属于弹性碰撞，
则其表达式可表示为______________________________________.
解析：(1)复写纸和白纸依次铺好后，实验过程白纸的位置不
能再移动，A 正确.该实验中两球从同一点抛出，则不需要测量 A
球或 B 球的直径，B 错误.为防止入射球碰后反弹，入射球的质量
要大于被碰球的质量，为保证两球正碰，则两球大小要相同，C
错误.实验要验证的关系是 mAv0＝mAv1＋mBv2，两球碰后均做平抛
运动，落地时间相同，则水平位移与速度成正比，则要验证的关
系式是 mAOP＝mAOM＋mBON，则实验中需要测量 A 球和 B 球的
质量 mA 和 mB，D 正确.
(2)该说法不对.斜槽倾斜部分没必要必须光滑，只要小球 A 每
次从同一位置释放，到达底端时速度相同即可.为减小实验误差，
斜槽末端必须调成水平；多次实验取小球落地的平均落地点，选
择质量较大且半径较小的小球做实验等.
(3)由(1)的分析可知，若两球相碰前后的动量守恒，则需要验
证表达式 mAx2＝mAx1＋mBx3
若为弹性碰撞，则碰撞前后系统动能相同，则有
联立两式可得 x2＋x1＝x3.
答案：(1)AD
(2)不对.斜槽末端必须调成水平；多次实验取
小球落地的平均落地点；选择质量较大且半径较小的小球做实验
等(任选一种即可) (3)x2＋x1＝x3
【迁移拓展】(2023 年湖南长沙月考)某同学用如图 S6-4 甲所
示“碰撞实验器”验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水
平部分发生碰撞前后的动量关系.(设两个小球为弹性材料，发生弹
性碰撞)
甲
乙
图 S6-4
先用天平测出弹性小球 1、2 的质量分别为 m1、m2，然后完成
下列实验步骤：
步骤 1：不放小球 2，让小球 1 从斜槽上 A 点由静止滚下，并
落在地面上，记录落点位置.
步骤 2：把小球 2 放在斜槽末端边缘位置 B，让小球 1 从 A 点
由静止滚下，小球 1 和小球 2 发生碰撞后落在地面上，记录两个
落点位置.
步骤 3：用刻度尺分别测量三个落地点的位置 M、P、N 离 O
点的距离，得到线段 OM、OP、ON 的长度分别为 x1、x2、x3.
(1)对于上述实验操作，小球 1 质量应_____________(填“大
于”或“小于”)小球 2 的质量.
(2)当所测物理量满足表达式_____________(用所测物理量的
字母表示)时，即说明两球碰撞遵守动量守恒定律.
(3)完成上述实验后，某实验小组对图甲装置进行了改造，如
图乙所示.在水平槽末端与水平地面间放置一个斜面，斜面的顶点
与水平槽等高且无缝连接.使用同样的小球，小球 1 仍从斜槽上 A
点由静止滚下，重复实验步骤 1 和 2 的操作，得到斜面上三个落
点 M′、P′、N′.用刻度尺测量斜面顶点到 M′、P′、N′三点的距离分
别为 L1，L2，L3.则验证两球碰撞过程动量守恒的表达式为______
__________，若 L1＝16 cm，L2＝36 cm，则 L3＝__________cm.
解析：(1)为了保证小球 1 与小球 2 碰撞后不被反弹，小球 1
的质量应大于小球 2 的质量.
答案：(1)大于
(2)m1x2＝m1x1＋m2x3
实验目的的创新
1.利用动量守恒、机械能守恒计算弹丸的发射速度
2.减小实验误差的措施，体现了物理知识和物理实验的实用性、创新性和综合性
(续表)
实验器材的创新
1.利用铝质导轨研究完全非弹性碰撞
2.利用闪光照相机记录立方体滑块碰撞前后的运动规律，从而确定滑块碰撞前后的速度
(续表)
实验过程的创新
1.用压缩弹簧的方式使两滑块获得速度，可使两滑块的合动量为零
2.利用v＝ 的方式获得滑块弹离时的速度
3.根据能量守恒定律测定弹簧的弹性势能
考向 1 利用气垫导轨
【典题 2】(2022 年广东广州模拟)小刘同学利用气垫导轨验证
动量守恒定律，实验装置如图 S6-5 所示.
图 S6-5
(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______________.
(2)用天平测得滑块 a、b 质量分别为 ma、mb.
(3)在滑块上安装配套的粘扣，并按图示方式放置两滑块.使滑
块 a 获得向右的速度，滑块 a 通过光电门 1 后与静止的滑块 b 碰
撞粘在一起，并一起通过光电门 2，遮光条通过光电门 1、2 的时
间分别为 t1、t2，则上述物理量间如果满足关系式____________，
则证明碰撞过程中两滑块的总动量守恒.
(4)本实验__________(填“需要”或“不需要”)测量遮光条
的宽度.
解析：(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水平.
ma ma＋mb
＝
t1 t2
可知本实验不需要测量遮光
(4)由以上分析的结果
条的宽度.
答案：(1)水平 (3)
(4)不需要
ma ma＋mb
＝
t1 t2
考向 2 利用拉力传感器
【典题 3】某同学用如图 S6-6 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.将小球 A 拉至一定角度后释放，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 h，
小球 B 平抛的水平位移为 x.
图 S6-6
(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＝0.5 cm，L＝
0.5 m，h＝0.45 m，x＝0.30 m，t1＝0.0025 s，t2＝0.0050 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__________(填“弹性”或“非
弹性”)碰撞.
解析：(1)实验时要使球 A 和球 B 发生对心碰撞，故 A 正确.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，即球 A 的质
量要小于球 B 的质量，故 B 错误.由于碰撞前后球 A 的速度由光电门
测出，则球 A 释放不一定从静止开始，故 C 错误.
答案：(1)A
(2)1∶3
弹性
考向 3 测碰撞系数
【典题 4】(2023 年广西南宁二模)在“探究平抛运动规律”实
验中.
甲
乙
图 S6-7
(1)小王同学利用如图 S6-7 甲所示装置进行实验，每次释放小
球的位置都相同，并在图乙的坐标纸上记录了小球经过的 A、B、
C 三点，已知坐标纸每小格的边长 L＝5 cm，该小球做平抛运动的
初速度大小为________m/s.(g 取 10 m/s2，结果保留 2 位有效数字)
(2)小李同学在研究平抛运动时发现，若小球下落相同高度，
平抛初速度越大，水平射程也越大，他依据这一规律，用如图S6-8
所示装置来“验证动量守恒定律”，将碰撞恢复系数的定义为 e＝
别是碰撞后两小球的速度，该实验小球碰撞恢复系数的表达式为
e＝_______________(用题目中字母 OP、OM、ON 表达)，若测得
e＝__________，可以判定小球的碰撞为弹性碰撞.
图 S6-8
(3)完成上述实验后，小杨同学对上述装置进行了改造，如图
上原固定点由静止滚下，重复开始的实验，得到两球落在圆弧上
的平均位置为 M′、P′、N′.测得斜槽末端与 M′、
P′、N′三点的连线与竖直方向的夹角分别为
α1、α2、α3，小球 a、b 的质量分别为m1、m2，
则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为
__________________________(用所测物理量
的字母表示).
图 S6-9
解析：(1)相邻落点在水平方向的距离相等，则相邻落点间的
运动时间相同，竖直方向做自由落体运动，根据匀变速直线运动
相邻相等时间内位移差为定值Δx＝gT2，则相邻落点间的时间为 T
(2)两小球离开轨道末端做平抛运动的高度相同，从离开轨道
末端到落地的时间(设为 t)相同，则 m1 小球在碰撞前的速度为 v10
(3)测得斜槽末端与 M′的连线与竖直方向的夹角为α1，由平抛
答案：(1)1.5
谢谢
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