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(共40張PPT)
高考物理總復習課件
第六章 　碰撞與動量守恒
實驗六 驗證動量守恒定律
一、基本原理與操作
圖 S6-1
1.測質量：用天平測出兩小球的質量，并選定質量大的小球為
入射小球.
2.安裝：按照圖 S6-1 所示安裝實驗裝置.調整固定斜槽使斜槽
底端________.
水平
3.鋪紙：白紙在下，復寫紙在上且在適當位置鋪放好.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上某固定
高度處自由滾下，重復 10 次.用圓規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末端，每次讓入射小球從斜
槽________自由滾下，使它們發生碰撞，重復實驗 10 次.用步驟 4
的方法，標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 S6-2 所示.
同一高度
圖 S6-2
6.驗證：連接 ON，測量線段 OP、OM、ON 的長度.將測量數
據填入表中，最后代入 m1·OP＝m1·____＋m2·____，看在誤差允許
的范圍內是否成立.
OM
ON
二、實驗注意事項
1.斜槽末端的切線必須水平.
大
2.入射小球每次都必須從斜槽同一高度由靜止釋放.
3.選質量較____的小球作為入射小球，且兩球半徑 r1＝r2.
4.實驗過程中實驗桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持
不變.
考點 基本實驗操作與實驗數據的考查
【典題 1】小羽同學用圖 S6-3 甲所示裝置驗證動量守恒定律
(水平地面依次鋪有復寫紙和白紙).
甲
乙
圖 S6-3
實驗時，先讓入射球 A，多次從斜軌上 C 位置靜止釋放.然后，
把被碰小球 B 靜置于軌道的末端，再將入射小球 A 從斜軌上 C 位
置靜止釋放，與小球 B 相撞，多次重復此步驟，用最小圓圈法分
別找到小球的平均落點 M、P、N，圖中 O 點為小球拋出點在水平
地面上的垂直投影.
(1)關于此碰撞實驗，下列說法正確的是______(多選).
A.復寫紙和白紙依次鋪好后，實驗過程白紙的位置不能再移動
B.需要測量球 A 或球 B 的直徑
C.入射球和被碰球的質量必須相等，且大小相同
D.需要測量球 A 和球 B 的質量 mA 和 mB
(2)為了減少實驗誤差，有同學提出斜槽傾斜部分的軌道應盡
量光滑，你認為這種說法對嗎？并再提出一種減少實驗誤差的方
法：____________________________________________________.
(3)如圖乙所示，測量出平均水平位移 OM、OP、ON 的長度
x1、x2、x3，若兩球相碰前后的總動量守恒，碰撞屬于彈性碰撞，
則其表達式可表示為______________________________________.
解析：(1)復寫紙和白紙依次鋪好后，實驗過程白紙的位置不
能再移動，A 正確.該實驗中兩球從同一點拋出，則不需要測量 A
球或 B 球的直徑，B 錯誤.為防止入射球碰后反彈，入射球的質量
要大于被碰球的質量，為保證兩球正碰，則兩球大小要相同，C
錯誤.實驗要驗證的關系是 mAv0＝mAv1＋mBv2，兩球碰后均做平拋
運動，落地時間相同，則水平位移與速度成正比，則要驗證的關
系式是 mAOP＝mAOM＋mBON，則實驗中需要測量 A 球和 B 球的
質量 mA 和 mB，D 正確.
(2)該說法不對.斜槽傾斜部分沒必要必須光滑，只要小球 A 每
次從同一位置釋放，到達底端時速度相同即可.為減小實驗誤差，
斜槽末端必須調成水平；多次實驗取小球落地的平均落地點，選
擇質量較大且半徑較小的小球做實驗等.
(3)由(1)的分析可知，若兩球相碰前后的動量守恒，則需要驗
證表達式 mAx2＝mAx1＋mBx3
若為彈性碰撞，則碰撞前后系統動能相同，則有
聯立兩式可得 x2＋x1＝x3.
答案：(1)AD
(2)不對.斜槽末端必須調成水平；多次實驗取
小球落地的平均落地點；選擇質量較大且半徑較小的小球做實驗
等(任選一種即可) (3)x2＋x1＝x3
【遷移拓展】(2023 年湖南長沙月考)某同學用如圖 S6-4 甲所
示“碰撞實驗器”驗證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水
平部分發生碰撞前后的動量關系.(設兩個小球為彈性材料，發生彈
性碰撞)
甲
乙
圖 S6-4
先用天平測出彈性小球 1、2 的質量分別為 m1、m2，然后完成
下列實驗步驟：
步驟 1：不放小球 2，讓小球 1 從斜槽上 A 點由靜止滾下，并
落在地面上，記錄落點位置.
步驟 2：把小球 2 放在斜槽末端邊緣位置 B，讓小球 1 從 A 點
由靜止滾下，小球 1 和小球 2 發生碰撞后落在地面上，記錄兩個
落點位置.
步驟 3：用刻度尺分別測量三個落地點的位置 M、P、N 離 O
點的距離，得到線段 OM、OP、ON 的長度分別為 x1、x2、x3.
(1)對于上述實驗操作，小球 1 質量應_____________(填“大
于”或“小于”)小球 2 的質量.
(2)當所測物理量滿足表達式_____________(用所測物理量的
字母表示)時，即說明兩球碰撞遵守動量守恒定律.
(3)完成上述實驗后，某實驗小組對圖甲裝置進行了改造，如
圖乙所示.在水平槽末端與水平地面間放置一個斜面，斜面的頂點
與水平槽等高且無縫連接.使用同樣的小球，小球 1 仍從斜槽上 A
點由靜止滾下，重復實驗步驟 1 和 2 的操作，得到斜面上三個落
點 M′、P′、N′.用刻度尺測量斜面頂點到 M′、P′、N′三點的距離分
別為 L1，L2，L3.則驗證兩球碰撞過程動量守恒的表達式為______
__________，若 L1＝16 cm，L2＝36 cm，則 L3＝__________cm.
解析：(1)為了保證小球 1 與小球 2 碰撞后不被反彈，小球 1
的質量應大于小球 2 的質量.
答案：(1)大于
(2)m1x2＝m1x1＋m2x3
實驗目的的創新
1.利用動量守恒、機械能守恒計算彈丸的發射速度
2.減小實驗誤差的措施，體現了物理知識和物理實驗的實用性、創新性和綜合性
(續表)
實驗器材的創新
1.利用鋁質導軌研究完全非彈性碰撞
2.利用閃光照相機記錄立方體滑塊碰撞前后的運動規律，從而確定滑塊碰撞前后的速度
(續表)
實驗過程的創新
1.用壓縮彈簧的方式使兩滑塊獲得速度，可使兩滑塊的合動量為零
2.利用v＝ 的方式獲得滑塊彈離時的速度
3.根據能量守恒定律測定彈簧的彈性勢能
考向 1 利用氣墊導軌
【典題 2】(2022 年廣東廣州模擬)小劉同學利用氣墊導軌驗證
動量守恒定律，實驗裝置如圖 S6-5 所示.
圖 S6-5
(1)將滑塊 b 放置在氣墊導軌上，打開氣泵，待氣流穩定后，
調節氣墊導軌，直至觀察到滑塊 b 能在短時間內保持靜止，說明
氣墊導軌已調至______________.
(2)用天平測得滑塊 a、b 質量分別為 ma、mb.
(3)在滑塊上安裝配套的粘扣，并按圖示方式放置兩滑塊.使滑
塊 a 獲得向右的速度，滑塊 a 通過光電門 1 后與靜止的滑塊 b 碰
撞粘在一起，并一起通過光電門 2，遮光條通過光電門 1、2 的時
間分別為 t1、t2，則上述物理量間如果滿足關系式____________，
則證明碰撞過程中兩滑塊的總動量守恒.
(4)本實驗__________(填“需要”或“不需要”)測量遮光條
的寬度.
解析：(1)將滑塊 b 放置在氣墊導軌上，打開氣泵，待氣流穩
定后，調節氣墊導軌，直至觀察到滑塊 b 能在短時間內保持靜止，
說明氣墊導軌已調至水平.
ma ma＋mb
＝
t1 t2
可知本實驗不需要測量遮光
(4)由以上分析的結果
條的寬度.
答案：(1)水平 (3)
(4)不需要
ma ma＋mb
＝
t1 t2
考向 2 利用拉力傳感器
【典題 3】某同學用如圖 S6-6 所示的實驗裝置驗證動量守恒
定律.小球 A 底部豎直地粘住一片寬度為 d 的遮光條，用懸線懸掛
在 O 點，光電門固定在 O 點正下方鐵架臺的托桿上，小球 B 放在
豎直支撐桿上，桿下方懸掛一重錘，小球 A(包含遮光條)和 B 的質
量用天平測出分別為 mA、mB.將小球 A 拉至一定角度后釋放，兩
小球碰撞前瞬間，遮光條剛好通過光電門，碰后小球 B 做平拋運
動而落地，小球 A 反彈右擺一定角度，計時器的兩次示數分別為
t1、t2，測量 O 點到球心的距離為 L，小球 B 離地面的高度為 h，
小球 B 平拋的水平位移為 x.
圖 S6-6
(1)關于實驗過程中的注意事項，下列說法正確的是________.
A.要使小球 A 和小球 B 發生對心碰撞
B.小球 A 的質量要大于小球 B 的質量
C.應使小球 A 由靜止釋放
(2)某次測量實驗中，該同學測量數據如下：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(包含遮光條)與小球 B 的質量之比為
mA∶mB＝__________，則動量守恒定律得到驗證，根據數據可以
得知小球 A 和小球 B 發生的碰撞是__________(填“彈性”或“非
彈性”)碰撞.
解析：(1)實驗時要使球 A 和球 B 發生對心碰撞，故 A 正確.碰撞
后入射球反彈，則要求入射球的質量小于被碰球的質量，即球 A 的質
量要小于球 B 的質量，故 B 錯誤.由于碰撞前后球 A 的速度由光電門
測出，則球 A 釋放不一定從靜止開始，故 C 錯誤.
答案：(1)A
(2)1∶3
彈性
考向 3 測碰撞系數
【典題 4】(2023 年廣西南寧二模)在“探究平拋運動規律”實
驗中.
甲
乙
圖 S6-7
(1)小王同學利用如圖 S6-7 甲所示裝置進行實驗，每次釋放小
球的位置都相同，并在圖乙的坐標紙上記錄了小球經過的 A、B、
C 三點，已知坐標紙每小格的邊長 L＝5 cm，該小球做平拋運動的
初速度大小為________m/s.(g 取 10 m/s2，結果保留 2 位有效數字)
(2)小李同學在研究平拋運動時發現，若小球下落相同高度，
平拋初速度越大，水平射程也越大，他依據這一規律，用如圖S6-8
所示裝置來“驗證動量守恒定律”，將碰撞恢復系數的定義為 e＝
別是碰撞后兩小球的速度，該實驗小球碰撞恢復系數的表達式為
e＝_______________(用題目中字母 OP、OM、ON 表達)，若測得
e＝__________，可以判定小球的碰撞為彈性碰撞.
圖 S6-8
(3)完成上述實驗后，小楊同學對上述裝置進行了改造，如圖
上原固定點由靜止滾下，重復開始的實驗，得到兩球落在圓弧上
的平均位置為 M′、P′、N′.測得斜槽末端與 M′、
P′、N′三點的連線與豎直方向的夾角分別為
α1、α2、α3，小球 a、b 的質量分別為m1、m2，
則驗證兩球碰撞過程中動量守恒的表達式為
__________________________(用所測物理量
的字母表示).
圖 S6-9
解析：(1)相鄰落點在水平方向的距離相等，則相鄰落點間的
運動時間相同，豎直方向做自由落體運動，根據勻變速直線運動
相鄰相等時間內位移差為定值Δx＝gT2，則相鄰落點間的時間為 T
(2)兩小球離開軌道末端做平拋運動的高度相同，從離開軌道
末端到落地的時間(設為 t)相同，則 m1 小球在碰撞前的速度為 v10
(3)測得斜槽末端與 M′的連線與豎直方向的夾角為α1，由平拋
答案：(1)1.5
謝謝
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