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第25 讲 实验：验证动量守恒定律
目录
01 课标达标
练.................................................................................................................................................................................2
题型01 实验原理与操作..........................................................................................................................................2
题型02 数据处理与误差.......................................................................................................................................3
题型03 实验原理改进............................................................................................................................................3
题型04 实验器材创新............................................................................................................................................4
02 核心突破练.......................................................................................................................................................9
03 真题溯源练.....................................................................................................................................................11
1
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01 实验原理与操作
1．（2025·福建漳州·模拟预测）为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞，某同
学选取了两个体积相同、质量不相等的小球，按下述步骤做了如下实验：
①用天平测出两个小球的质量（分别为
和
）。
②按照如图所示的那样，安装好实验装置。将斜槽AB 固定在桌边，将一斜面BC 连接在斜槽末端。
③先不放小球
，让小球
从斜槽顶端A 处由静止开始滚下，记下小球的落点位置。
④将小球
放在斜槽末端边缘处，让小球
从斜槽顶端A 处由静止开始滚下，使它们发生碰撞，记下小
球
和
在斜面上的落点位置。
⑤用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端点B 的距离，图中D、E、F 点是该同学记下的小球在斜面上
的几个落点位置，到B 点的距离分别为
、
、
。
(1)本实验必须满足的条件是（ ）（多选）
A．斜槽轨道必须是光滑的
B．斜槽轨道末端必须是水平的
C．小球1 每次必须从同一高度静止释放
D．小球质量
和
需要
小于
(2)实验中小球均落在斜面上，用测得的物理量来表示，只要满足以下关系式中的哪一项__________则说明
碰撞中动量守恒。（将正确答案前面的选项填入适当的位置）
A．
B．
2
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C．
D．
2．（2024·福建厦门·模拟练习）如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个半径相
同的小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。
图13
（1）为完成此实验，以下提供的测量工具中，本实验必须使用的是 。（选填选项前的字母）
A．刻度尺 B．天平 C．打点计时器 D．秒表
（2）关于本实验，下列说法中正确的是 。（选填选项前的字母）
A．同一组实验中，入射小球必须从同一位置由静止释放
B．入射小球的质量必须小于被碰小球的质量
C．轨道倾斜部分必须光滑
D．轨道末端必须水平
（3）图中O 点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时先让入射小球多次从斜轨上位置S 由静止释放，
通过白纸和复写纸找到其平均落地点的位置P，测出平抛射程OP。然后，把被碰小球静置于轨道的水平部
分末端，仍将入射小球从斜轨上位置S 由静止释放，与被碰小球相碰，并多次重复该操作，两小球平均落
地点位置分别为M，N。实验中还需要测量的有 。（选填选项前的字母）
A．入射小球和被碰小球的质量m1、m2 B．入射小球开始的释放高度h
C．小球抛出点距地面的高度H D．两球相碰后的平抛射程OM、ON
3
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02 数据处理与误差
3．（2024·福建厦门）某实验小组在进行“验证动量守恒定律”的实验，入射球与被碰球半径相同、质量
不等，且入射球的质量大于被碰球的质量。
（1）用游标卡尺测量直径相同的入射球与被碰球的直径，测量结果如图甲所示，则直径为 cm。
（2）实验装置如图乙所示，先不放B 球，使A 球从斜槽上某一固定点C 由静止滚下，再把B 球静置于水
平槽前端边缘处，让A 球仍从C 处由静止滚下。记录纸上的O 点是铅垂线所指的位置，M、P、N 分别为
落点的痕迹，未放B 球时，A 球落地点是记录纸上的 点。
（3）（4）释放多次后，取各落点位置的平均值，测得各落点痕迹到O 点的距离：
，
，
。用天平称得入射小球A 的质量m1=16.8g，被碰小球B 的质量m2=5.6g。若
将小球质量与水平位移的乘积作为“动量”，请将下面的表格填写完整：（结果保留三位有效数字）
/m
/m
/m
碰前“总动量”
p/（kg•m）
碰后“总动量”
p'/（kg•m）
0.2190
0.1310
0.2604
根据上面表格中的数据，你认为能得到的结论是 。
4．（2023·福建莆田）某物理兴趣小组研究两个小球在轨道末端碰撞前后的动量关系，装置如图所示。安
装好实验装置，记录重锤线所指的位置O。经测定两个直径相同的小球1、2 质量分别为
、
，实验时，不放小球2，让小球1 从固定的斜槽上C 点自由滚下，在水平面上得到一个落点位置；
将小球2 放置在斜槽末端，让小球1 再次从斜槽上C 点自由滚下，与小球2 发生正碰，在水平面上又得到
4
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两个落点位置，三个落点位置标记为M、P、N，用刻度尺测出
、
和
。
（1）如果实验操作正确，小球1 碰后在水平面上的落点位置为 （选填“M”、“P”或“N”）；
（2）要验证碰撞前后动量守恒，需验证关系式 （用
、
、
、
和
表示）；
（3）同学们做了多组测量，取
，
，横纵坐标取相同标度，作出
图像，该图像接近
于图 。
A．
B．
C．
03 实验原理改进
5．（2022·福建龙岩·模拟）某同学用如图所示的装置“验证动量守恒定律”、并测量处于压缩状态下的弹
簧的弹性势能。实验前，用水平仪先将光滑操作台的台面调为水平。其实验步骤为：
A．用天平测出滑块A、B 的质量
、
；
5
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B．用细线将滑块A、B 连接，使A、B 间的弹簧处于压缩状态；
C．剪断细线，滑块A、B 离开弹簧后。均沿光滑操作台的台面运动，最后都滑落台面，记录A、B 滑块的
落地点M、N；
D．用刻度尺测出M、N 距操作台边缘的水平距离x1、x2；
E．用刻度尺测出操作台面距地面的高度h。
请根据实验步骤完成下面填空：
（1）滑块A、B 都离开桌面后，在空中运动的时间
（选填“>”、“<”或“=”）；
（2）如果滑块A、B 组成的系统水平动量守恒，须满足的关系是 （用测量的物理量表示）；
（3）剪断细线前，弹簧处于压缩状态下的弹性势能是 （用测量的物理量和重力加速度g 表
示）。
6.（2023·福建·一模）如图所示为某同学设计的一种探究动量守恒定律的实验装置图。水平桌面固定一长导
轨，一端伸出桌面，另一端装有竖直挡板，轻弹簧的一端固定在竖直挡板上，另一端被入射小球从自然长
度位置A 点压缩至B 点，释放小球，小球沿导轨从右端水平抛出，落在水平地面上的记录纸上，重复10
次，确定小球的落点位置；再把被碰小球放在导轨的右边缘处，重复上述实验10 次，在记录纸上分别确
定入射小球和被碰小球的落点位置(从左到右分别记为P、Q、R)，测得OP=x1，OQ=x2，OR=x3
（1）关于实验的要点，下列说法正确的是
A．入射小球的质量可以小于被碰小球的质量
B．入射小球的半径必须大于被碰小球的半径
C．重复实验时，每次都必须将弹簧压缩至B 点
D．导轨末端必须保持水平
（2）若入射球的质量为m1，被碰小球的质量为m2，则该实验需要验证成立的表达式为 （用所给符号表
6
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示）；
（3）除空气阻力影响外，请再说出一条可能的实验误差来源 。
04 实验器材创新
7．某同学用如图甲所示的实验装置来研究动量守恒定律，光电门1、2 固定在气垫导轨上，质量分别为mA
= 0.4kg 和mB = 0.1kg 的两个滑块（含遮光片）从光电门1、2 的外侧匀速相向运动，在两个光电门之间某
位置发生碰撞并粘在一起继续运动，运动到气垫导轨一端时立刻被锁定。
（1）两滑块上的遮光片宽度相同，用游标卡尺测量遮光片宽度的结果如图乙所示，则遮光片的宽度为
mm；
（2）实验中光电门2 记录了三次挡光时间均为t = 0.045s，则碰撞前滑块B 的速度大小为
m/s，碰撞后滑块整体的速度大小为 m/s；（结果均保留2 位有效数字）
（3）实验过程中，该同学忘了记录滑块A 经过光电门1 的时间，若碰撞过程中两滑块的动量守恒，则滑
块A 通过光电门1 的时间为 s（结果保留3 位小数）。
8．（2022·福建泉州·模拟练习）物理小组利用频闪照相和气垫导轨做“验证动量守恒定律”的试验。步骤
如下：
①用天平测出滑块A、B 的质量分别为300g 和200g
②安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；
③向气垫导轨通入压缩空气；
④把A、B 两滑块放到导轨上，并给他们一个初速度，同时开始闪光照相，闪光的时间间隔设定为
△t=0.2s。照片如图：该组同学结合实验过程和图象分析知：该图象是闪光4 次摄得的照片，在这4 次闪光
7
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的瞬间，A、B 两滑块均在0～80cm 刻度范围内；第一次闪光时，滑块B 恰好通过x=55cm 处，滑块A 恰好
通过x=70cm 处；碰撞后有一个物体处于静止状态。请问：
（1）以上情况说明碰后 （选填A 或B）物体静止。
（2）设向右为正方向，试分析碰撞前两滑块总动量之和是 kg•m/s，碰撞后两滑块的总动量之和是
kg•m/s，以上实验结果说明在误差允许范围内碰撞过程动量守恒 （请考虑方向）。
1．
（2022·福建泉州·二模）用如图甲所示装置验证动量守恒定律，A、B 两球的质量分别为
和
。
（1）安装好实验装置，做好测量前的准备，并记下重锤线所指的位置O
（2）不放小球B，小球A 从斜槽上挡板处由静止释放，并落在水平地面上。重复多次，落地点的平均位置
记为P，用刻度尺测量，如图乙所示，刻度尺读数为
；
（3）小球B 静置在斜槽前端边缘处，小球A 从挡板处由静止释放，重复实验，标记小球A 的落地点平均
位置1 和小球B 的落地点平均位置2；
（4）图甲中，M 点是落地点平均位置 （填“1”或“2”）；
（5）水平射程分别用
、
、
表示，则验证两球碰撞动量守恒的表达式为 。
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2．
（2022·福建莆田）如图，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨
道水平部分碰撞前后的动量关系。
（1）实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是可以通过仅测量 ，来间接解决这个
问题；
A．小球开始释放的高度h
B．小球抛出点距地面的高度H
C．小球做平抛运动的水平位移
（2）用天平测量两个小球的质量m1、m2。图中O 点是小球抛出点在水平地面上的垂直投影，实验时，先
让入射球m1多次从斜轨上S 位置静止释放；然后，把被碰小球m2静止于轨道的水平部分，再将入射小球
m1从斜轨上S 位置静止释放，与小球m2相撞，并多次重复，分别找到小球的平均落点M、P、N，并测量
出平均水平位移OM、OP、ON。若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为 （用上述中测量
的量表示）；若碰撞是弹性碰撞，那么还应该满足的表达式为 （用上述中测量的量表示）；
（3）完成上述实验后，某实验小组对上述装置进行了改造，如图所示。在水平槽末端与水平地面间放置
了一个斜面，斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接。使小球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，得到两球落在斜面上的平均落点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
。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）。
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3．（2023·福建厦门）如图甲所示，用半径相同的A、B 两球的碰撞可以验证“动量守恒定律”。实验时先
让质量为
的A 球从斜槽上某一固定位置C 由静止开始滚下，进入水平轨道后，从轨道末端水平抛出，落
到位于水平地面的复写纸上，在下面的白纸上留下痕迹。重复上述操作10 次，得到10 个落点痕迹。再把
质量为
的B 球放在水平轨道末端，让A 球仍从位置C 由静止滚下，A 球和B 球碰撞后，分别在白纸上留
下各自的落点痕迹，重复操作10 次。如图乙所示，M、P、N 为三个落点的平均位置，未放B 球时，A 球
的落点是P 点，O 点是水平轨道末端在记录纸上的竖直投影点。
（1）下列说法中正确的有 。
A．安装轨道时，轨道末端必须水平
B．实验前应该测出斜槽末端距地面的高度
C．实验过程中，复写纸可以移动，白纸不能移动
D．用半径尽量小的圆把10 个落点圈起来，这个圆的圆心可视为小球落点的平均位置
（2）在某次实验中，测量出两个小球的质量
、
记录的落点平均位置M、N 几乎与
在同一条直线
上，测量出三个落点位置与O 点距离
的长度。在实验误差允许范围内，若满足关系式
，则可以认为两球碰撞前后的总动量守恒。（用测量的量表示）
（3）完成上述实验后，某实验小组对上述装置进行了改造，如图丙所示。在水平槽右方竖直固定一木板，
使小球1 仍从斜槽上C 点由静止滚下，重复上述实验的操作，得到两球落在木板上的平均落点M、P、N，
用刻度尺测量木板上与B 等高的点
到N、P、M 三点的高度差分别为
、
、
，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）。
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4．（2023·福建龙岩·模拟练习）用如图所示的装置，来完成“验证动量守恒定律”的实验。实验中使用的
小球1 和2 半径相等，用天平测得质量分别为
、
，且
。在木板上铺一张白纸，白纸上面铺放
复写纸，记下重锤线所指的位置O。先不放小球2，使小球1 从斜槽上某一点S 由静止滚下，落到水平地
面P 点。再把小球2 静置于斜槽轨道末端，让小球1 仍从S 处由静止滚下，小球1 和小球2 碰撞后分别落
在复写纸上，在白纸上留下各自落点的痕迹。
（1）实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，可以通过测量小球做平抛运动的射程来解决这
个问题。确定碰撞前后落点的位置P、M、N，用刻度尺测量出水平射程OP、OM、ON。
①本实验必须满足的条件是 ；
A．斜槽轨道必须是光滑的
B．斜槽轨道末端必须是水平的
C．小球1 每次必须从同一高度由静止释放
②若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为： ；
（2）某同学在上述实验中更换了两个小球的材质，且入射小球和被碰小球的质量关系为
，其它条
件不变。两小球在记录纸上留下三处落点痕迹如下图所示。他将米尺的零刻线与O 点对齐，测量出O 点到
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三处平均落地点的距离分别为OA、OB、OC。该同学通过测量和计算发现，两小球在碰撞前后动量是守恒
的。
若碰撞的恢复系数的定义为
，其中
和
分别是碰撞前两物体的速度，
和
分别是碰撞后
两物体的速度。写出用测量的量表示的恢复系数的表达式 ，其数值为 。（保留两位有效数
字）
5．（2025·福建龙岩·模拟练习）某同学用以下装置来验证碰撞动量守恒，如图所示。半径为R 的四分之一
圆轨道，圆心位于斜槽水平部分的末端，该轨道与传感器结合，可记录轨道被撞击点到圆心的竖直高度，
实验步骤如下：
①将装置按要求安装好，注意斜槽末端应是水平状态，用天平测出两球质量分别为m1和m2；
②入射球m1，从斜槽上A 点由静止释放，确定与圆轨道的撞击点；
③球m2静止放置在水平槽的末端B，将入射球m1，从斜槽上A 点再次由静止释放，确定球m1和m2相撞后
的撞击点；
④若圆轨道上三个撞击点为C、D、E，传感器测得他们与圆心的高度差分别为hC，hD，hE。
(1)为了保证实验的正常进行，下列措施中正确的是________。
A．两球必须是弹性小球
B．入射球质量m1必须大于被碰球质量m2
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C．斜槽必须保证光滑
D．两球的大小必须相等
(2)把小球m2放在m1斜槽末端B 处，再次从A 点静止释放小球m1，它们发生碰撞，碰后小球m2与圆轨道的
撞击点是图中的 点；
(3)若等式 成立，则表示两小球碰撞前后动量守恒。（用实验中已知或测得的数
据字母表示）
1．（2024·北京·高考真题）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m1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m2的被碰小球置于斜槽末端，再将质量为m1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m1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
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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O′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A′，小球2 向右摆动至最高点D。测得小球1，2 的质量分别为m 和M，弦长AB = l1、
A′B = l2、CD = l3。
推导说明，m、M、l1、l2、l3满足 关系即可验证碰撞前后动量守恒。
14
