【文档说明】2023-2024学年高二物理人教版2019选择性必修第一册同步试题 1.4 实验：验证动量守恒定律 Word版含解析.docx，共(16)页，1.163 MB，由小赞的店铺上传

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1.4实验：验证动量守恒定律(教师版)1.(2021·广东省江门市·期中考试)用如图所示装置通过半径相同的𝐴、𝐵两球碰撞来验证动量守恒定律，实验时先使质量为𝑚𝐴的𝐴球从斜槽上某一固定点𝐺由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹，重复上

述操作10次，得到10个落点痕迹．把质量为𝑚𝐵的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，得到了如图所示的三个落地处．①请在图中读

出𝑂𝑃=______𝑐𝑚；②由图可以判断出𝑅是______球的落地点，𝑄是______球的落地点．③为了验证碰撞前后动量守恒，该同学只需验证表达式______．【答案】(1)17.5；(2)𝐵，𝐴；(3)𝑚𝐴𝑂𝑄=𝑚𝐴𝑂𝑃+𝑚𝐵𝑂𝑅【解析

】解：(1)用最小的圆将𝑃处的各点圈起，其圆心处即为𝑃点的准确位置，从图中直接读出读数为17.5𝑐𝑚，(2)𝐴与𝐵相撞后，𝐵的速度增大，𝐴的速度减小，碰前碰后都做平抛运动，高度相同，落地时间相同，所以𝑄点是没有碰时𝐴球的落地点，𝑅

是碰后𝐵的落地点，𝑃是碰后𝐴的落地点；(3)根据两小球从同一高度开始下落，故下落的时间相同，根据动量守恒定律可得：𝑚𝐴𝑣0=𝑚𝐴𝑣1+𝑚𝐵𝑣2，故有：𝑚𝐴𝑣0𝑡=𝑚𝐴𝑣1𝑡+𝑚𝐵𝑣2𝑡，

即：𝑚𝐴𝑂𝑄=𝑚𝐴𝑂𝑃+𝑚𝐵𝑂𝑅故答案为：(1)17.5；(2)𝐵，𝐴；(3)𝑚𝐴𝑂𝑄=𝑚𝐴𝑂𝑃+𝑚𝐵𝑂𝑅(1)根据各落点确定𝑃点的准确位置，再根据读数方法进行读数即可；(2)𝐴与𝐵相撞后，𝐵的速度增大，�

�的速度减小，都做平抛运动，竖直高度相同，所以水平方向，𝐵在𝐴的前面；(3)为了验证碰撞前后动量守恒，即是验证碰撞前的动量等于碰撞后的动量即可．本题考查验证动量守恒的实验，明确实验原理掌握两球平抛的水平射程和水

平速度之间的关系，是解决本题的关键；同时注意确定落点的基本方法．2.(2023·福建省福州市·期中考试)某同学用如图甲所示实验装置来“验证动量守恒定律”，实验原理如图乙所示。图乙中𝑂点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让质量为𝑚1的入射小

球𝐴多次从斜轨上由静止释放，找到其平均落地点的位置𝑃，然后把质量为𝑚2的被碰小球𝐵静置于轨道的水平部分，再将入射小球从斜轨上由静止释放，与小球𝐵相碰，并且多次重复，实验得到小球的落点的平均位置分别为𝑀、𝑁，测量𝑥𝑀、𝑥𝑃、𝑥𝑁分别为𝑀、𝑃、𝑁距𝑂点的水平距离。

(1)关于本实验，下列说法正确的是______。A.入射小球每次可由不同位置自由滚下B.两小球的质量关系必须𝑚1>𝑚2C.斜槽轨道必须光滑D.斜槽轨道末端必须水平(2)若测量数据近似满足关系式______(

用𝑚1、𝑚2、𝑥𝑀、𝑥𝑃、𝑥𝑁表示)，则说明两小球碰撞过程动量守恒。【答案】BDm1xP=m1xM+m2xN【解析】解：(1)AC、实验中小球每次从相同位置滚下，重力做功和摩擦力做功都不变，根据动能定理可知小球到达轨道末

端速度相同，故AC错误；B、为防止两球碰撞后入射球反弹，入射小球质量m1应大于被碰小球的质量m2，故B正确。D、离开轨道小球做平抛运动，小球应有水平初速度，所以斜槽轨道末端必须水平，故D正确。故选：BD。(2)设碰撞前小球A的速度为v0，碰撞后小球A的速度

为v1，小球B的速度为v2，两球碰撞过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：m1v0=m1v1+m2v2小球离开轨道后做平抛运动，小球做平抛运动抛出点的高度相等，小球做平抛运动的时间t相等，则m1v0t=m1v1t+m2v2t，即m1xP=m1xM+m2xN。故答案为：(

1)BD；(2)m1xP=m1xM+m2xN(1)根据实验原理和实验注意事项分析；(2)应用动量守恒定律求出实验需要验证的表达式，然后分析答题。解决本题的关键掌握实验的原理，以及实验的步骤，在验证动量守恒定律实验中，无需测出速度的

大小，可以用位移代表速度。同时，在运用平抛运动的知识得出碰撞前后两球的速度，因为下落的时间相等，则水平位移代表平抛运动的速度。3.(2022·福建省福州市·期中考试)某同学欲采用课本上介绍的气垫导轨和光电计时器等器

材进行“验证动量守恒定律”的实验．实验装置如图所示，下面是实验的主要步骤：①安装好气垫导轨和光电门，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平②测得𝐴和𝐵两滑块上遮光片的宽度均为𝑑③得到𝐴、𝐵两滑块(包含遮光片)的质量𝑚1、𝑚2④向气垫导轨通入压缩

空气⑤利用气垫导轨左右的弹射装置，使滑块𝐴、𝐵分别向右和向左运动，测出滑块𝐴、𝐵在碰撞前经过光电门过程中挡光时间分别为𝛥𝑡1和𝛥𝑡2⑥观察发现滑块𝐴、𝐵碰撞后通过粘胶粘合在一起，运动方向与滑块�

�碰撞前运动方向相同，此后滑块𝐴再次经过光电门时挡光时间为𝛥𝑡试解答下列问题：(1)碰撞前𝐴滑块的速度大小为________，碰撞前𝐵滑块的速度大小为________．(2)为了验证碰撞中动量守恒，需要验证的关系式是：____________________________(用题中物理量

表示)．(3)有同学认为利用此实验装置还能计算碰撞过程中损失的机械能．请用上述实验过程测出的相关物理量，表示出𝐴、𝐵系统在碰撞过程中损失的机械能𝛥𝐸=______________________【答案】(1)d△t1；d△t2；(2)m2△t2−m1△t1=m1+m2△t；(3)d22(m

1△t12+m2△t22−m1+m2△t2)【解析】解：(1)碰撞前A滑块的速度大小：vA=d△t1，碰撞前B滑块的速度大小：vB=d△t2；(2)两滑块碰撞后的共同速度：v=d△t，碰撞过程系统动量

守恒，以向左为正方向，由动量守恒定律得：mBvB−mAvA=(mB+mA)v，整理得：m2△t2−m1△t1=m1+m2△t；(3)A、B系统在碰撞过程中损失的机械能：△E=12mAvA2+12mBvB2−12(mA+mB)v2，整理得：△E=d22(m1△t12+m2△t22−m1+m2

△t2)；故答案为：(1)d△t1；d△t2；(2)m2△t2−m1△t1=m1+m2△t；(3)d22(m1△t12+m2△t22−m1+m2△t2)。(1)极短时间内的平均速度等于瞬时速度，根据滑块经过光电门的时间应用速度公式求出速度；(

2)根据动量守恒定律求出实验需要验证的表达式；(3)根据碰撞前后系统的机械能求出碰撞过程系统损失的机械能。知道实验原理是解题的前提，极短时间内物体的平均速度等于瞬时速度，根据题意求出碰撞前后滑块的速度，应用动量守恒定律求出需要验证的表达式即可解题。

4.(2022·江西省吉安市·单元测试)在用水平气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”实验时，左侧滑块质量𝑚1=200𝑔，右侧滑块质量𝑚2=240𝑔，挡光片宽度为1.60𝑐𝑚，两滑块之间有一压缩的弹簧片，并用细线连在一起，如图所示

。开始时两滑块静止，烧断细线后，两滑块分别向左、右方向运动。挡光片通过光电门的时间分别为𝛥𝑡1=0.032𝑠、𝛥𝑡2=0.040𝑠。以向左为正方向，则烧断细线前𝑚1𝑣1+𝑚2𝑣2=_______𝑘𝑔·𝑚/𝑠，烧断细线后

𝑚1𝑣1ˈ+𝑚2𝑣2ˈ=____________𝑘𝑔·𝑚/𝑠(此空保留2位有效数字)；可得到的结论是____________________________________________________。【答案】0，4.0×10−3，在实验允

许的误差范围内，两滑块质量与各自速度的乘积之和为不变量。【解析】根据物体经过光电门的时间可求得滑块经过光电门的速度，根据动量的定义明确碰撞前后的动量，则可明确碰撞中的不变量。本题考查验证动量守恒定律实验，知道实验原理

，应用动量守恒定律求出实验需要验证的表达式是正确解题的关键，利用位移或位移与时间的比值表示物体的速度是物理实验中常用的一种方法，要注意掌握。【解答】设向左为正方向，因烧断细线之前，两物体均静止，故烧断细线前的动量为零，由平均速度公式可得：v′1=0.016m0.032s=0.

5m/s，v′2=−0.016m0.040s=−0.4m/s，故m1v1ˈ+m2v2ˈ=4.0×10−3kg·m/s，在实验允许的误差范围内，两滑块质量与各自速度的乘积之和为不变量。故答案为：0，4.0×10−3，在实验允许的误差范围内，两滑块质量与各自速度的乘

积之和为不变量。5.(2022·广东省江门市·期中考试)用如图甲所示的装置做“验证动量守恒定律”的实验，小车𝑃的前端粘有橡皮泥，后端连接通过打点计时器的纸带，在长木板右端垫放木块以平衡摩擦力，轻推一下小车𝑃，使之运动，小车𝑃与静止的小车𝑄相碰后粘在一起向前运动

。(1)下列操作正确的是________A.两小车粘上橡皮泥是为了改变两车的质量B.两小车粘上橡皮泥是为了碰撞后粘在一起C.先接通打点计时器的电源，再释放拖动纸带的小车D.先释放拖动纸带的小车，再接通打点计时器的电源(2)实验获得的一条纸带如图乙所示，根

据点迹的不同特征把纸带上的点进行了区域划分，用刻度尺测得各点到起点𝐴的距离。根据碰撞前后小车的运动情况，应选纸带上________段来计算小车𝑃的碰前速度；(3)测得小车𝑃(含橡皮泥)的质量为𝑚1，小车𝑄(含橡皮泥)的质

量为𝑚2，如果实验数据满足关系式______________，则可验证小车𝑃、𝑄碰撞前后动量守恒。【答案】(1)BC；(2)BC；(3)m1(s2−s1)2=(m1+m2)(s4−s3)3【解析】(1)为使两车碰撞后粘在一起，在小车P

前段粘有橡皮泥，为充分利用纸带，实验时应先接通电源然后再释放纸带，根据实验注意事项分析答题。(2)实验前已经平衡摩擦力，小车在木板上运动时所受合力为零，小车做匀速直线运动，小车做匀速直线运动在相等时间内的位移相等，分析图示纸带，然后答题。(3)根据图示图象求出小车

碰撞前后的速度，然后求出碰撞前后系统的动量，确定实验需要验证的表达式。本题考查了实验数据处理，认真审题理解题意是解题的前提，知道小车的运动过程，应用动量守恒定律即可。【解答】(1)AB、粘上橡皮泥，是为了碰撞后粘在一起，不是为了改变车的质量，故A错误，B正确；CD、为了打点稳定以及充分利用纸带打出

更多的点，应先接通电源然后再让小车运动，故C正确，D错误；故选：BC。(2)两小车碰撞前小车P做匀速直线运动，在相等时间内小车位移相等，且速度较大，由题图乙所示纸带可知，应选择纸带上的BC段求出小车P碰撞前的速度；(3)选择小车运动方向为正方向，设打点计时器打点时间间隔为T，由题图乙所示纸带可知

，碰撞前小车的速度v=s2−s14T，碰撞后小车的速度v′=s4−s36T，如果碰撞前后系统动量守恒，则：m1v=(m1+m2)v′，即m1⋅s2−s14T=(m1+m2)⋅s4−s36T，整理得：m

1(s2−s1)2=(m1+m2)(s4−s3)36.(2023·浙江省绍兴市·模拟题)在用气垫导轨做“验证动量守恒定律”的实验中。(1)有同学提出了调节气垫导轨的两种方案，如图1所示，则符合该实验要求的是方案____

__(选填“一”或“二”)。(2)该实验装置如图2所示，两滑块质量分别为𝑚𝐴=333𝑔、𝑚𝐵=233𝑔，两遮光条宽度均为𝑑。现接通气源，将滑块𝐴向右弹出，与静止的滑块𝐵发生碰撞，计时器获得三组挡光时间为25.17𝑚𝑠、29.25𝑚𝑠、171.6𝑚𝑠。碰撞后滑块𝐵对应

挡光时间为______(选填“25.17𝑚𝑠”、“29.25𝑚𝑠”或“171.6𝑚𝑠”)。【答案】二25.17ms【解析】解：(1)动量守恒定律的条件是系统所受的合外力为零，若两滑块位于倾斜的气势导轨上，则两滑块所受

的合个力不为零，不满足动量守恒定律的条件，故应选择合处力为零的水平轨道，即方案二；(2)由于AB相撞处是弹簧圈，二者发生碰撞后若动量守恒，以向右方向为正方向，则有：mAvA=mAvA′+mBvB′，而速度vA=dΔtA，vA′=dΔ

tA′，vB′=dΔtB′上式化简后有：mAΔtA=mAΔtA′+mBΔtB′由题意可知，mA=333g、mB=233g，且ΔtA应取第一个较小的值，即ΔtA=25.17ms或29.25ms，并且ΔtA′>ΔtB′(A

不能穿越B)，那么只有33329.25≈333171.6+23325.17，而其他的值偏差较大，故碰撞后B的挡光时间ΔtB′=25.17ms。故答案为：(1)二；(2)25.17ms。(1)根据动量守恒定律的条件

分析合外力为零，这样要选择气垫导轨是水平的；(2)根据动量守恒定律倒推碰撞后滑块B的挡光时间。本题考查验证动量守恒定律，首先要理解动量守恒定律的条件是系统的合外力为零，其次要能用动量守恒定律能够推断数据的正确与错误。7.(2023·安徽省·期中考试)某同

学用如图所示装置做“验证动量守恒定律”实验。图中𝑂是斜槽水平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为被碰小球的平均落点。(1)关于实验要点，下列说法错误的是(填选项字母)。A.安

装轨道时，轨道末端必须水平B.实验过程中，复写纸可以移动，白纸不能移动C.入射小球的质量小于被碰小球的质量，两球的半径相同D.同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放(2)实验中，除测量平抛射程𝑂𝑀、

𝑂𝑁、𝑂𝑃外，还需要测量的物理量有(填选项字母)。A.入射小球质量𝑚1和被碰小球质量𝑚2B.抛出点距地面的高度𝐻C.𝑆点离水平轨道的高度ℎ(3)图乙是被碰小球的多次落点痕迹，由此可确定其落点的平均位置对

应的读数为𝑐𝑚;若测量的物理量满足关系式(用测量的物理量表示)，则入射小球和被碰小球碰撞前后的总动量不变。【答案】(1)C；(2)A；(3)55.50(55.40∼55.60)；m1⋅OP=m1⋅OM+m2⋅ON。【解析】本题为验证动量守恒定律的实验。实验的一个重要的技巧是入射球和靶球从

同一高度做平抛运动并且落到同一水平面上，故下落的时间相同，所以在实验的过程当中把本来需要测量的速度改为测量平抛过程当中水平方向发生的位移，可见掌握了实验原理才能顺利解决此类题目。【解答】(1)A.为使小球离开轨道做平抛运动，所以轨道末端必须水平，故A正确;B.在实验过程中，小球的落点通过白纸和复写

纸获得，若移动白纸将不能确定小球的位置，但复写纸可以移动，故B正确;C.为防止入射球碰后反弹，则入射小球的质量大于被碰小球的质量，C错误;D.同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放，以保证到达底端时的速度相同，D正确。本题选错误的

，故选C。(2)需要测量两个小球的质量m1、m2，A正确;不需要测量抛出点距地面的高度H，B错误;不需要测量S离水平轨道的高度ℎ，C错误。故选A。(3)落点的平均位置所对应的读数为55.50cm;如果满足m1v0=m1v1+m2v2，则动量守恒，小球做平抛运动，高度相等，则

运动的时间相等，水平方向做匀速直线运动，根据动量守恒定律可得m1OPt=m1OMt+m2ONt综合可得，m1⋅OP=m1⋅OM+m2⋅ON。8.(2022·河南省驻马店市·期末考试)在验证动量守恒定律实验中，实验装置如图所示，𝑎、𝑏是两个半径相等的小球，按照以下步骤进行操作：①在平木板

表面钉上白纸和复写纸，并将该木板竖直立于紧靠槽口处，将小球𝑎从斜槽轨道上固定点处由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹𝑂;②将木板水平向右移动一定距离并固定，再将小球𝑎从固定点处由静止释放，撞到木板上得到痕迹𝐵;③把小球𝑏静止放在斜槽轨道水平

末端，让小球𝑎仍从固定点处由静止释放，和小球𝑏相碰后，两球撞在木板上得到痕迹𝐴和𝐶。1)若碰撞过程中没有机械能损失，为了保证在碰撞过程中𝑎球不反弹，𝑎、𝑏两球的质量𝑚1、𝑚2间的关系是𝑚1𝑚2。(选填“>”“=”或“<”)2)为完成本实验，必须测量的物

理量有。A.小球𝑎开始释放的高度ℎB.木板水平向右移动的距离𝑙C.𝑎球和𝑏球的质量𝑚1、𝑚2D.𝑂点到𝐴、𝐵、𝐶三点的距离𝑦1、𝑦2、𝑦3(3)在实验误差允许的范围内，若碰撞过程动量

守恒，其关系式应为。【答案】(1)>；(2)CD；(3)m1√y2=m1√y3+m2√y1【解析】(1)若碰撞反弹，则影响速度的测定，所以为防止反弹，根据弹性碰撞的公式，必须使入射球的质量大于被碰球的质量。

(2)(3)平抛过程中，小球水平位移不需要测定，测定水平位移相等的情况下用竖直位移表示平抛的初速度，再通过质量与水平射程乘积来验证动量是否守恒。实验的一个重要的技巧是入射球和靶球从同一高度作平抛运动并且落到同一竖直面上，故下

落的时间相同，所以在实验的过程当中把本来需要测量的速度改为测量平抛过程当中竖直方向发生的位移，可见掌握了实验原理才能顺利解决此类题目。【解答】(1)实验中为了防止入射球反弹，故要求入射球的质量大于被碰球的质

量，故答案为>；(2)a、b两球碰撞前后做平抛运动，有：l=vt，y=12gt2解得：v=lt=l√g2y，不放b时，小球a的痕迹为B，放上b后，小球a的痕迹为C，小球b的痕迹为A，碰撞过程动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：

m1v0=m1v1+m2v2，整理得：m1√y2=m1√y3+m2√y1，因此需要测量a球和b球的质量m1、m2以及O点到A、B、C三点的距离分别为y1、y2、y3；故选：CD(3)根据(2)分析可知在实验误差允许的范围内，若碰撞过程动量守恒，其关系式应为m1√y2=m1√y3+m2√y1。9.(

2022·湖南省娄底市·单元测试)某同学设计了一个“用小车和打点计时器研究碰撞”的实验。在小车𝐴的前端装有撞针，推动小车𝐴后，使之做匀速运动，然后与原来静止在小车𝐴正前方的小车𝐵相碰并粘合成一体继续做匀速运动。

该同学设计的实验装置如图1所示，在小车𝐴后连着纸带，打点计时器所接电源频率为50𝐻𝑧。(1)实验前，先要将长木板的末端垫高一些，把小车𝐴放在斜面上，纸带穿过打点计时器，轻推小车𝐴，给小车𝐴一个沿斜面向下的初速度，观察小车𝐴的运动，直到认为小车𝐴的运动是匀速运动时为止。

这样做的目的是__________；(2)若某次实验得到打点纸带记录如图2所示，测得各计数点间的距离标在纸带上，𝐴点为小车𝐴运动的第一点，那么，碰撞前𝐴车的速度为_________𝑚/𝑠，碰撞后𝐴、𝐵车的共同速度为______𝑚/𝑠(计算结果保留3位有效数字)；(3)若测得

小车𝐴质量𝑚1=0.40𝑘𝑔，小车𝐵质量𝑚2=0.20𝑘𝑔。则根据上述实验数据得，这次碰撞前后系统动量_________(填“守恒”或“不守恒”)。这次碰撞机械能损失量为___________𝐽(计算结果保留3位有效数字)。【答案】(1)阻力补偿(或平衡摩擦力)；(2)1.05；

0.700；(3)守恒；7.35×10−2【解析】本题考查碰撞问题，分析清楚小车运动过程，运用速度公式、动量计算公式及动能表达式即可正确解题，要掌握根据纸带求速度的方法，注意保留有效数字位数，试题难度一般。【解答】(1)实验前，先要将长木板的末端垫高一些，把小车4放在斜面上，纸带穿过

打点计时器，轻推小车A，给小车A一个沿斜面向下的初速度，观察小车A的运动，直到认为小车4的运动是匀速运动时为止，这样做的目的是平衡摩擦力或阻力补偿。(2)车A碰前做匀速直线运动，打在纸带上的点应该是间距均匀的，则计算小车碰前速度应选BC段，根据匀速运动有vA=xB

C5×0.02=10.50×10−25×0.02m/s=1.05m/sCD段上所打的点由稀变密，可见在CD段A、B两小车相互碰撞。A、B撞后一起做匀速运动，所打出的点又应是间距均匀的。则应选DE段计算碰后速度，根据匀速运动有vAB=xDE5×0.02=7.00×10−25×0.02

m/s=0.700m/s(3)碰撞前的动量有m1vA=0.420kg·m/s碰撞后的动量有(m1+m2)vAB=0.420kg·m/s由于m1vA=(m1+m2)vAB则根据上述实验数据得，这次碰撞前后系统动量守恒。碰撞前的能量为EA=12m1vA2=12×0.4×1.0

52J=0.2205J碰撞后的能量为EAB=12(m1+m2)vAB2=12×0.6×0.7002J=0.147J则损失的能量为ΔE=EA−EAB=(0.2205−0.147)J=7.35×10−2J10.(2023·辽宁省·模拟题)

如图甲为某同学利用气垫导轨、滑块、光电门(可记录遮光时间)、已知宽度的遮光片来探究两滑块碰撞前后的动量变化规律。(1)要测量滑块的动量，除了以上器材外，还必需的实验器材是______。(2)由于气垫导轨配套的光电门损坏，该同学利用手机的连拍功能

记录两滑块碰撞前后的照片，并从照片中读取滑块的位置𝑥和时间𝑡，取滑块𝐴碰前的运动方向为正方向，做出𝑥−𝑡图像如图乙所示。已知滑块𝐵的质量为180.0𝑔，由图中数据可得滑块𝐵碰前的动量为______𝑘𝑔

⋅𝑚⋅𝑠−1(保留3位有效数字)，滑块𝐴碰后的图线为______(选填“①”、“②”、“③”或“④”)。【答案】天平0.0104③【解析】解：(1)要测量滑块的动量，还需要测量滑块的质量，所以除了以上器材外，还必需的实验器材是天平；(2)图中①是B碰前的图像，则滑块B碰前

的速度vB=424−4760.9×10−3m/s=−0.05778m/s由p=mv可得，B碰前的动量为p=mBvB=−180.0×10−3×0.058kg⋅m/s=−0.0104kg⋅m/s碰后A、B都向负方向运动，且A在前

边，所以A的速度较大，图象的斜率大，故滑块A碰后的图线为③。故答案为：(1)天平；(2)0.0104；③(1)根据实验原理分析，明确应需要的实验器材；(2)实验过程中应使滑块能在气垫导轨上近似做匀速直线运动，根据图象求出物体的速度，再根据动量的计算公

式解得滑块B碰前的动量，并分析碰后A的运动情况，选择图象。本题考查验证动量守恒定律的实验，要注意明确实验原理，知道本实验中采用光电门测量速度的方法，同时明确当碰后物块的运动情况。11.(2023·河北省沧州市·模拟题)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𝑂。半径为𝑅的圆弧竖直放置在水平地面上，圆心为长木板

右端点𝑂。缓慢推动质量为𝑚1的小球𝑎，将弹簧从原长位置压缩至𝐴点，释放后小球从木板右端点𝑂水平抛出，落至右侧圆弧上。再把质量为𝑚2、半径与小球𝑎相同的小球𝑏静止放在𝑂点，小球𝑎压缩弹簧后仍从𝐴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𝑀、𝑃、𝑁。测得长木板右端点𝑂与𝑀、𝑃、𝑁三点的连线与竖直方向的夹角分别为𝛼1、𝛼2、𝛼3。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𝑅的具体数值(2)若小球𝑎第一次在圆弧上的落点为𝑁，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𝑚1、𝑚2、𝑔、𝛼1、𝛼2、𝛼3、

𝑅中选择需要的物理量表示)。【答案】(1)AC；(2)P；m1√tanα3sinα3=m1√tanα1sinα1+m2√tanα2sinα2或m1tanα3√cosα3=m1tanα1√cosα1+m2tanα2√cosα2。

【解析】本题将平抛运动和动量守恒定律验证结合，通过创新实验情境考查学生的科学探究能力和利用数学知识处理实验数据的能力。【解答】(1)为防止入射小球反弹，小球a的质量必须大于小球b的质量，为保证小球做平抛运动，

长木板必须水平放置，故选AC。(2)若小球a第一次在圆弧上的落点为N，小球a与小球b相碰后，由于小球b的速度大于小球a的速度，则小球b在圆弧上的落点为图中的P点。测得斜槽末端与N点的连线与竖直方向的夹角为α3，由平抛规律x1=v0t1，y1=12gt12，

设斜槽末端与N点的连线长度为R(即圆弧半径为R)，sinα3=x1R，cosα3=y1R，解得v0=√gRtanα3sinα32。测得斜槽末端与P点的连线与竖直方向的夹角为α2，与M点的连线与竖直方向的夹角为α1，同理可得：v1=√gRtanα1s

inα12，v2=√gRtanα2sinα22。由动量守恒定律得m1v0=m1v1+m2v2，化简可得m1√tanα3sinα3=m1√tanα1sinα1+m2√tanα2sinα2或m1tanα3√cosα3=m1tanα1√co

sα1+m2tanα2√cosα2。12.(2023·广东省·阶段练习)为了验证动量守恒定律(探究碰撞中的不变量)，某同学选取了两个材质相同、体积不等的滑块𝐴和𝐵(𝑚𝐴>𝑚𝐵)，按下述步骤进行实验：①用天平称出两滑

块的质量分别为𝑚𝐴、𝑚𝐵；②把一根足够长的平直轨道放置在水平桌面上，用细线悬挂滑块𝐴，调节悬点𝑂的位置，使得𝐴静止时刚好与轨道接触但之间没有挤压，在悬点𝑂正下方𝑃点处固定一锋利刀片，同时紧临𝐴放置滑块𝐵，如图所示

；③把滑块𝐴拉离平衡位置使悬线与竖直方向成一定角度，同时记录滑块𝐴所处位置𝑄，释放𝐴，滑块𝐴和𝐵将发生碰撞，然后测出滑块𝐴和𝐵在水平轨道上滑行是距离𝑥𝐴、𝑥𝐵；④撤掉滑块𝐵，再把𝐴拉至𝑄点位置，释放𝐴，再次测

出𝐴在水平轨道上滑行的距离𝑥𝐴ˈ。(1)滑块𝐴两次要从同一位置𝑄释放的理由是_______________________________________________________________________

________________。(2)需要测定滑块与轨道间动摩擦因数吗？________________(填“需要”或“不需要”)。(3)用测得的物理量来表示，只要满足关系式________________________________，则说明碰撞中动量守恒。

(4)用测得的物理量来表示，只要再满足关系式________________________________，则说明两小球的碰撞是弹性碰撞。【答案】(1)要用第二次测定的数据表示第一次滑块A与B碰前的速度大小；(2)不需要

；(3)mA√xA′=mA√xA+mB√xB；(4)mAxA′=mAxA+mBxB。