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高考物理必做实验高考真题汇编
实验8 验证动量守恒定律
1．（2024 年高考北京卷）（10 分）如图甲所示，让两个小球在斜槽末端碰撞来验证动量守恒定律．
（1）关于本实验，下列做法正确的是____________（填选项前的字母）．
A．实验前，调节装置，使斜槽末端水平B．选用两个半径不同的小球进行实验
C．用质量大的小球碰撞质量小的小球
（2）图甲中O 点是小球抛出点在地面上的垂直投影，首先，将质量为
的小球从斜槽上的S 位置
由静止释放，小球落到复写纸上，重复多次．然后，把质量为
的被碰小球置于斜槽末端，再将质
量为
的小球从S 位置由静止释放，两球相碰，重复多次．分别确定平均落点，记为M、N 和P
（P 为
单独滑落时的平均落点）．
a．图乙为实验的落点记录，简要说明如何确定平均落点；
b．分别测出O 点到平均落点的距离，记为OP、OM 和ON．在误差允许范围内，若关系式
____________成立，即可验证碰撞前后动量守恒．
（3）受上述实验的启发，某同学设计了另一种验证动量守恒定律的实验方案．如图丙所示，用两根
不可伸长的等长轻绳将两个半径相同、质量不等的匀质小球悬挂于等高的O 点和
点，两点间距等
于小球的直径．将质量较小的小球1 向左拉起至A 点由静止释放，在最低点B 与静止于C 点的小球
2 发生正碰．碰后小球1 向左反弹至最高点
，小球2 向右摆动至最高点D．测得小球1，2 的质量
1
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分别为m 和M，弦长
、
．
推导说明，m、M、
、
、
满足什么关系即可验证碰撞前后动量守恒．
【参考答案】．（1）AC
（2）a．用圆规画圆，尽可能用最小的圆把各个落点圈住，这个圆的圆心位置代表平均落点
b．
（3）设轻绳长为L，小球从偏角θ 处静止摆下，摆到最低点时的速度为v，小球经过圆弧对应的弦
长为l，则由动能定理有
，由数学知识可知
，联立两式解得
，若两小球碰撞过程中动量守恒，则有
，又有
，整理可得
【名师解析】验证动量守恒定律的实验 （1）实验中若使小球碰撞前、后的水平位移与其碰撞前，
后速度成正比，需要确保小球做平抛运动，即实验前，调节装置，使斜槽末端水平，A 正确；为使
两小球发生的碰撞为对心正碰，两小球半径需相同，B 错误；为使碰后入射小球与被碰小球同时飞
出，需要用质量大的小球碰撞质量小的小球，C 正确．（2）b．碰撞前、后小球均做平抛运动，由
可知，小球的运动时间相同，所以水平位移与平抛初速度成正比，所以若
，即可验证碰撞前后动量守恒．
2
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2．（6 分）（2024 年高考全国新课程卷）
某同学用如图所示的装置验证动量守恒定律。将斜槽轨道固定在水平桌面上，轨道末段水平，右侧
端点在水平木板上的垂直投影为O，木板上叠放着白纸和复写纸。实验时先将小球a 从斜槽轨道上
Q 处由静止释放，a 从轨道右端水平飞出后落在木板上；重复多次，测出落点的平均位置P 与O 点
的距离x，将与a 半径相等的小球b 置于轨道右侧端点，再将小球a 从Q 处由静止释放，两球碰撞后
均落在木板上；重复多次，分别测出a、b 两球落点的平均位置M、N 与O 点的距离
、
。
完成下列填空：
（1）记a、b 两球的质量分别为
、
，实验中须满足条件
______
（填“>”或“<”）；
（2）如果测得的
、
、
、
和
在实验误差范围内满足关系式______，则验证了两小球
在碰撞中满足动量守恒定律。实验中，用小球落点与O 点的距离来代替小球水平飞出时的速度，依
据是______。
【参考答案】（1）> （2） ①.
②. 小球离开斜槽末端后做平抛运动，
竖直方向高度相同故下落时间相同，水平方向匀速运动直线运动，小球水平飞出时的速度与平抛运
动的水平位移成正比。
解题思路 本题考查的考点：验证动量守恒定律实验
（1）为了保证小球碰撞为对心正碰，且碰后不反弹，要求
；
（2）两球离开斜槽后做平抛运动，由于抛出点的高度相等，它们做平抛运动的时间t 相等，碰撞前
a 球的速度大小
碰撞后a 的速度大小
3
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碰撞后b 球的速度大小
如果碰撞过程系统动量守恒，则碰撞前后系统动量相等，则
整理得
实验中，用小球落点与O 点的距离来代替小球水平飞出时的速度，依据是：小球离开斜槽末端后做
平抛运动，竖直方向高度相同故下落时间相同，水平方向匀速运动直线运动，小球水平飞出时的速
度与平抛运动的水平位移成正比。
3. （2022 天津学业水平选择性考试）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__________。
4
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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
落点位置分别为
__________、__________。（填落点位置的标记字母）
【参考答案】（1） 10.5 （2）. A （3）. M . P
【命题意图】本题考查探究动量守恒定律实验及其相关知识点。
【名师解析】
（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）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；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。
（3）设A、B 两球的质量分别为m1和m2，且m1>m2；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。
4. （2024 年高考山东卷）在第四次“天宫课堂”中，航天员演示了动量守恒实验。受此启发，某同
学使用如图甲所示的装置进行了碰撞实验，气垫导轨两端分别安装a、b 两个位移传感器，a 测量滑
块A 与它的距离xA，b 测量滑块B 与它的距离xB。部分实验步骤如下：
5
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①测量两个滑块的质量，分别为200.0g 和400.0g；
②接通气源，调整气垫导轨水平；
③拨动两滑块，使A、B 均向右运动；
④导出传感器记录的数据，绘制xA、xB随时间变化的图像，分别如图乙、图丙所示。
回答以下问题：
（1）从图像可知两滑块在t=_________s 时发生碰撞；
（2）滑块B 碰撞前的速度大小v=_____________ m/s （保留2 位有效数字）；
（3）通过分析，得出质量为200.0g 的滑块是________（填“A”或“B”）。
【答案】（1）1.0 （2）0.20 （3）B
【解析】
（1）由
图像的斜率表示速度可知两滑块的速度在
时发生突变，即这个时候发生了碰撞；
（2）根据
图像斜率的绝对值表示速度大小可知碰撞前瞬间B 的速度大小为
（3）由题图乙知，碰撞前A 的速度大小
，碰撞后A 的速度大小约为
，
由题图丙可知，碰撞后B 的速度大小为
，A 和B 碰撞过程动量守恒，则有
代入数据解得
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所以质量为200.0g 的滑块是B。
5．（2022·全国理综甲卷·23）（10 分）
利用图示的实验装置对碰撞过程进行研究。让质量为
的滑块A 与质量为
的静止滑块B 在水平
气垫导轨上发生碰撞，碰撞时间极短，比较碰撞后A 和B 的速度大小
和
，进而分析碰撞过程是
否为弹性碰撞。完成下列填空：
（1）调节导轨水平．
（2）测得两滑块的质量分别为
和
。要使碰撞后两滑块运动方向相反，应选取质
量为_________kg 的滑块作为A。
（3）调节B 的位置，使得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。
（4）使A 以一定的初速度沿气垫导轨运动，并与B 碰撞，分别用传感器记录A 和B 从碰撞时刻开
始到各自撞到挡板所用的时间
和
。
（5）将B 放回到碰撞前的位置，改变A 的初速度大小，重复步骤（4）。多次测量的结果如下表所
示。
1
2
3
4
5
0.49
0.67
1.01
1.22
1.39
0.15
0.21
0.33
0.40
0.46
0.31
0.33
0.33
0.33
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（6）表中的
________（保留2 位有效数字）。
（7）
的平均值为________，（保留2 位有效数字）。
（8）理论研究表明，对本实验的碰撞过程，是否为弹性碰撞可由
判断。若两滑块的碰撞为弹性
碰撞，则
的理论表达式为_______（用
和
表示），本实验中其值为_______（保留2 位有效
数字），若该值与（7）中结果间的差别在允许范围内，则可认为滑块A 与滑块B 在导轨上的碰撞
为弹性碰撞。
【参考答案】（2）0.304kg （6）0.32 （7）0.32 （8）
0.48
【命题意图】探究碰撞过程中的不变量，列表法处理实验数据、有效数字，
【解题思路】（2）要使碰撞后两滑块的运动方向相反，必须使质量较小的滑块碰撞质量较大的
静止滑块，所以应选取质量为0.304kg 的滑块作为A。
(6)s1=v1t1，s2=v2t2，解得k2=
。根据第1 组数据，可得
=0.31，解得
=1.01；根据第
3 组数据，可得
=0.33，解得
=1.01；代入第2 组数据，可得k2=
=0.32.
（7）
的平均值为（0.31+0.32+0.33+0.33+0.33）÷5=0.32.
（8）由碰撞过程遵循的动量守恒定律，m1v0=-m1v1+ m2v2
若为弹性碰撞，则碰撞前后系统总动能不变，
m1v0
2=
m1v1
2+
m2v2
2
联立解得，
=
，将题给数据代入可得
=
=0.48.
【易错提醒】（7）中
的平均值为实验数据的平均值。（8）中
的理论表达式和理论值，
8
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两者不同。
6．（9 分）（2022 重庆高考）如图为某小组探究两滑块碰撞前后的动量变化规律所用的实验装置示
意图。带刻度尺的气垫导轨右支点固定，左支点高度可调，装置上方固定一具有计时功能的摄像机。
（1）要测量滑块的动量，除了前述实验器材外，还必需的实验器材是__________。
（2）为减小重力对实验的影响，开动气泵后，调节气垫导轨的左支点，使轻推后的滑块能在气垫导
轨上近似做__________运动。
（3）测得滑块B 的质量为
，两滑块碰撞前后位置x 随时间t 的变化图像如图所示，其中①为
滑块B 碰前的图线。取滑块A 碰前的运动方向为正方向，由图中数据可得滑块B 碰前的动量为
__________
（保留2 位有效数字），滑块A 碰后的图线为__________（选填“②”
“③”“④”）。
【参考答案】. （1）. 天平 （2）. 匀速直线 （3）. -0.011 . ③
【名师解析】（1）要测量滑块的动量，需要测量滑块质量，因此需要天平。
（2）为了减小重力对实验的影响，应该让气垫导轨处于水平状态，故开动气泵后，调节气垫导轨的
左支点，使轻推后的滑块能在气垫导轨上近似做匀速直线运动。
（3）取滑块A 碰撞前运动方向为正方向，根据两滑块碰撞前后位置x 随时间t 的变化图像可知滑块
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B 碰撞前的速度为 vB= -0.058 m/s
滑块B 碰撞前的动量为pB=mBvB=0.1978×（-0.058）kgm/s=-0.011 kgm/s
两物块碰撞要符合碰撞的制约关系，图线④为碰撞前A 物块的位移图像；由于碰撞后图线③的斜率
大于图线②的斜率，所以图线③为碰撞后A 物块的图线。
7. （2023 高考选择性考试辽宁卷）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____。
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【参考答案】 ①. 一元 ②.
③.
④. 见解析
【名师解析】
（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。
8 （2022 年1 月浙江选考） “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
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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）
【参考答案】 ①. C ②.
【名师解析】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
【易错警示】②中分析表格数据时要注意判断碰后小车A 是否反向。
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