第六章動量實驗八驗證動量守恒定律方案一：利用氣墊導(dǎo)軌完成一維碰撞實驗[實驗器材]氣墊導(dǎo)軌、光電計時器、天平、滑塊（兩個）、重物、彈簧片、細

繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥等.[實驗步驟]1.

測質(zhì)量：用天平測出滑塊的質(zhì)量.2.

安裝：正確安裝好氣墊導(dǎo)軌.3.

實驗：接通電源，利用配套的光電計時裝置測出兩滑塊各種情況

下碰撞前后的速度（①改變滑塊的質(zhì)量；②改變滑塊的初速度大小和

方向）.4.

驗證：一維碰撞中的動量守恒.

2.

驗證的表達式：m1v1＋m2v2＝m1v'1＋m2v'2.[數(shù)據(jù)處理]方案二：利用斜槽軌道上滾下的小球驗證動量守恒定律[實驗器材]斜槽軌道、半徑相等的鋼球和玻璃球、天平、復(fù)寫紙、白紙等.[實驗步驟]甲1.

測質(zhì)量：用天平測出兩小球的質(zhì)量，并選定質(zhì)量大的小球為入射小球.2.

安裝：按照圖甲所示安裝實驗裝置.調(diào)整固定斜槽軌道使斜槽軌道底端水平.3.

鋪紙：白紙在下，復(fù)寫紙在上且在適當(dāng)位置鋪放好.記下重垂線所指的位置O.

4.

放球找點：不放被撞小球，每次讓入射小球從斜槽軌道上某固定

高度處自由滾下，重復(fù)10次.用圓規(guī)畫盡量小的圓把所有的小球落點

圈在里面.圓心P就是小球落點的平均位置.5.

碰撞找點：把被撞小球放在斜槽軌道末端，每次讓入射小球從斜

槽軌道同一高度自由滾下，使它們發(fā)生碰撞，重復(fù)實驗10次.用步驟4

的方法，標(biāo)出碰后入射小球落點的平均位置M和被撞小球落點的平均

位置N.

如圖乙所示.乙6.

驗證：連接ON，測量線段OP、OM、ON的長度.將測量數(shù)據(jù)填入

表中.最后代入m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，看在誤差允許的范圍內(nèi)是否

成立.7.

結(jié)束：整理好實驗器材放回原處.[數(shù)據(jù)處理]驗證的表達式：m1·OP＝m1·OM＋m2·ON.

方案三：在光滑桌面上兩車碰撞完成一維碰撞實驗[實驗器材]光滑長木板、打點計時器、紙帶、小車（兩個）、天平、撞針、

橡皮泥.[實驗步驟]

[數(shù)據(jù)處理]

2.

驗證的表達式：m1v1＋m2v2＝m1v'1＋m2v'2.1.

前提條件：碰撞的兩物體應(yīng)保證“水平”和“正碰”.2.

若利用“氣墊導(dǎo)軌”完成實驗，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時，注意利用水平

儀確保導(dǎo)軌水平.若利用“斜槽軌道”完成實驗，斜槽軌道末端的切線必須水平，入射

小球每次都必須從斜槽軌道同一高度由靜止釋放.[注意事項]1.

系統(tǒng)誤差：主要來源于裝置本身是否符合要求，即：（1）碰撞是否為一維碰撞.（2）實驗是否滿足動量守恒的條件，如氣墊導(dǎo)軌是否水平，兩球是

否等大.2.

偶然誤差：主要來源于質(zhì)量m和速度v的測量.3.

改進措施：（1）設(shè)計方案時應(yīng)保證碰撞為一維碰撞，且盡量滿足

動量守恒的條件.（2）采取多次測量求平均值的方法減小偶然誤差.[誤差分析]

考向1對實驗原理與操作的考查

[典例1]如圖所示，用“碰撞實驗器”可以驗證動量守恒定律，即研

究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關(guān)系.（1）實驗中直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的，但可以通過

僅測量

（填選項前的符號）間接地解決這個問題.A.

小球開始釋放高度hB.

小球拋出點距地面的高度HC.

小球做平拋運動的射程

C

（2）圖中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影，實驗時，先讓入

射球m1多次從斜軌上S位置靜止釋放，找到其平均落地點的位置P，測

量平拋射程OP.

然后，把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分，再將入

射球m1從斜軌上S位置靜止釋放，與小球m2相碰，并多次重復(fù).接下來要完成的必要步驟是

（填選項前的符號）.A.

用天平測量兩個小球的質(zhì)量m1、m2B.

測量小球m1開始釋放高度hC.

測量拋出點距地面的高度HD.

分別找到m1、m2相碰后平均落地點的位置M、NE.

測量平拋射程OM、ONADE

解析：（2）本實驗要驗證的是m1·OM＋m2·ON＝m1·OP，因此要測

量兩個小球的質(zhì)量m1和m2以及它們的水平射程OM和ON，而要確定

水平射程，應(yīng)先分別確定兩個小球落地的平均落點，沒有必要測量小

球m1開始釋放的高度h和拋出點距地面的高度H，故應(yīng)完成的步驟是

ADE或DEA或DAE.

（3）若兩球相碰前后動量守恒，其表達式可表示為

?

[用（2）中測量的量表示]；若碰撞是彈性碰撞，那

么還應(yīng)滿足的表達式為

[用（2）中測

量的量表示].m1·OM＋

m2·ON＝m1·OP

m1·OM2＋m2·ON2＝m1·OP2

[變式]

（2024·貴州模擬）用如圖所示的裝置驗證動量守恒定

律，滑塊A和B相碰的端面上裝上彈性碰撞架，它們的上端裝有等

寬的擋光片.（1）實驗前需要調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平：先在光電門a的右側(cè)軌道上只放

滑塊A，向左輕推一下滑塊A，其先后通過光電門a和光電門b的時間

分別為t1、t2，若t1＞t2，則需將導(dǎo)軌左端

（填“調(diào)高”或

“調(diào)低”）.解析：（1）先后通過光電門a和光電門b的時間分別為t1、t2，t1＞t2，

說明滑塊A在加速，應(yīng)將左端調(diào)高.調(diào)高（2）調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平后，將滑塊B置于光電門b的左側(cè)，滑塊A靜

置于兩光電門間的某一適當(dāng)位置.給B一個向右的初速度，通過光電門

b的時間為Δt1，B與A碰撞后再次通過光電門b的時間為Δt2，滑塊A通

過光電門a的時間為Δt3.為完成該實驗，還必須測量的物理量

有

（填選項前的符號）.A.

擋光片的寬度dB.

滑塊B及擋光片的總質(zhì)量m1C.

滑塊A及擋光片的總質(zhì)量m2D.

光電門a到光電門b的間距LBC

解析：（2）如果導(dǎo)軌水平，滑塊在導(dǎo)軌上做勻速直線運動，所以滑

塊經(jīng)過兩光電門時用時相等.本實驗中需要驗證動量守恒，所以在實

驗中必須測量質(zhì)量和速度，速度可以根據(jù)滑坡通過光電門的時間求

解，而質(zhì)量通過天平測出，同時，遮光板的寬度可以消去，所以不需

要測量遮光板的寬度.故B、C正確.A、D錯誤.考向2

對數(shù)據(jù)處理和誤差的考查[典例2]現(xiàn)利用圖甲所示的裝置驗證動量守恒定律.在圖甲中，氣墊

導(dǎo)軌上有A、B兩個滑塊，滑塊A右側(cè)帶有一彈簧片，左側(cè)與打點計時

器（圖中未畫出）的紙帶相連；滑塊B左側(cè)也帶有一彈簧片，上面固

定一遮光片，光電計時器（未完全畫出）可以記錄遮光片通過光電門

的時間.甲實驗測得滑塊A的質(zhì)量m1＝0.310

kg，滑塊B的質(zhì)量m2＝0.108

kg，遮

光片的寬度d＝1.00

cm；打點計時器所用交流電的頻率f＝50.0

Hz.將光電門固定在滑塊B的右側(cè)，啟動打點計時器，給滑塊A一個向右

的初速度，使它與B相碰.碰后光電計時器顯示的時間為ΔtB＝3.500

ms，碰撞前后打出的紙帶如圖乙所示.乙

答案：見解析甲乙

設(shè)滑塊A在碰撞前后瞬時速度大小分別為v0、v1.將②式和圖給實驗數(shù)

據(jù)代入①式得v0＝2.00

m/s③v1＝0.970

m/s④滑塊B在碰撞后的速度大小為v2，由①式有

v2＝2.86

m/s⑥設(shè)兩滑塊在碰撞前后的總動量分別為p和p'，則p＝m1v0

⑦p'＝m1v1＋m2v2

⑧兩滑塊在碰撞前后總動量相對誤差的絕對值為

聯(lián)立③④⑥⑦⑧⑨式并代入有關(guān)數(shù)據(jù)，得δp＝1.7％＜5％因此，本實驗在允許的誤差范圍內(nèi)驗證了動量守恒定律.考向3

實驗創(chuàng)新與改進[典例3]

（2022·全國甲卷）利用圖示的實驗裝置對碰撞過程進行研

究.讓質(zhì)量為m1的滑塊A與質(zhì)量為m2的靜止滑塊B在水平氣墊導(dǎo)軌上發(fā)

生碰撞，碰撞時間極短，比較碰撞后A和B的速度大小v1和v2，進而分

析碰撞過程是否為彈性碰撞.完成下列填空：解析：本題考查彈性碰撞的驗證以及表格法處理數(shù)據(jù)，意在考查實驗

能力.（1）調(diào)節(jié)導(dǎo)軌水平.（2）測得兩滑塊的質(zhì)量分別為0.510

kg和0.304

kg，要使碰撞后兩滑

塊運動方向相反，應(yīng)選取質(zhì)量為

kg的滑塊作為A.

解析：（2）要使兩滑塊碰撞后運動方向相反，應(yīng)使質(zhì)量小的滑塊碰

撞質(zhì)量大的滑塊，應(yīng)選取質(zhì)量為0.304

kg的滑塊作為A.

0.304

（3）調(diào)節(jié)B的位置，使得A與B接觸時，A的左端到左邊擋板的距離s1

與B的右端到右邊擋板的距離s2相等.（4）使A以一定的初速度沿氣墊導(dǎo)軌運動，并與B碰撞，分別用傳感

器記錄A和B從碰撞時刻開始到各自撞到擋板所用的時間t1和t2.（5）將B放回到碰撞前的位置，改變A的初速度大小，重復(fù)步驟

（4）.多次測量的結(jié)果如下表所示.比較項12345t1/s0.490.671.011.221.39t2/s0.150.210.330.400.460.31k20.330.330.