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第28 讲 实验：验证动量守恒定律
目录
01 考情解码•命题预警..........................................................................................................2
02 体系构建•思维可视..........................................................................................................3
03 核心突破•靶向攻坚..........................................................................................................5
考点一 教材原型实验：验证动量守恒定律 ........................................................................5
知识点1 实验原理....................................................................................................................5
知识点2 方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒............................................5
知识点3 方案二：利用两辆小车完成一维碰撞实验.........................................................6
知识点4 方案三：利用斜槽末端小球的碰撞验证动量守恒定律....................................7
知识点5 注意事项....................................................................................................................8
考向1 方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
..............................................8
考向2 方案二：利用两辆小车完成一维碰撞实验.............................................................10
考向3 方案三：利用斜槽末端小球的碰撞验证动量守恒定律
...................................10
考点二 拓展创新实验 ...........................................................................................................12
知识点1 拓展创新实验.............................................................................................................12
考向1 拓展创新实验
..........................................................................................................12
04 真题溯源•考向感知.......................................................................................................14
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考点
要求
考频
2025 年
2024 年
2023 年
教材原型实验：验
证动量守恒定律
综合应
用
低频
2024•北京、2024•山东
拓展创新实验
综合应
用
低频
2024•福建
2023•辽宁
考情分析：
1.命题形式：选择题实验题计算题
2.命题分析：高考对这部分内容的考查，该实验主要考查学生对动量守恒定律本质的理解以及守恒量的表
达式， 题目通常由若干小题构成，从基础操作、原理填空到误差分析、表达式推导、计算验证，层层递
进，全面考查实验素养。命题重心在于考查学生对通过平抛运动转换速度这一核心实验思想的理解深度，
以及围绕这一思想设计的操作步骤的必要性和细节把控能力，此外结合光电门、打点计时器等工具，要求
学生理解测量原理并分析误差来源，创新测量情境较少但存在。
3.备考建议：本讲内容备考时候，吃透原理本源，深刻理解动量守恒的条件、定律本身，掌握经典方案流
程，熟练掌握利用斜槽、小球进行碰撞实验的完整步骤、目的、关键操作细节及其原因， 系统梳理各种
可能误差来源，清晰分析每种误差（如斜槽不水平、有摩擦、空气阻力、释放点不固定、落点确定不准）
对测量结果的影响，进而判断对验证动量守恒结论的影响
4.命题情境：
①生活实践类：两球碰撞、滑块碰撞；
②学习探究类：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒、利用两辆小车完成一维碰撞实验、利用斜槽
末端小球的碰撞验证动量守恒定律。
5.常用方法：表格法处理实验数据、图像法处理实验数据
复习目标：
1.理解动量守恒定律成立的条件，会利用不同方案验证动量守恒定律。
2.知道在不同实验方案中要测量的物理量，会进行数据处理及误差分析。
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考点一 教材原型实验：验证动量守恒定律
知识点1 实验原理
在一维碰撞中，测出物体的质量m 和碰撞前后物体的速度v、v'，确定碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及
碰撞后的动量p'＝m1v1'＋m2v2'，验证碰撞前后动量是否守恒。
知识点2 方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
1. 实验原理：v= d
Δt ，d 为滑块上挡光片的宽度，Δt 为遮光时间，验证_______________________
2. 实验器材：气垫导轨、数字计时器、天平、滑块(两个)、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞
针、橡皮泥．
3. 实验过程：
1) 测质量：用天平测出滑块的质量．
2) 安装：正确安装好气垫导轨，如图所示．
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3) 实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度．
4) 改变条件，重复实验：
①改变滑块的质量；
②改变滑块的初速度大小和方向．
4. 数据处理
1) 滑块速度的测量：v＝Δ x
Δt ，式中Δx 为滑块上挡光片的宽度(仪器说明书上给出，也可直接测量)，
Δt 为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间．
2) 验证的表达式：_______________________
知识点3 方案二：利用两辆小车完成一维碰撞实验
1. 实验原理：v= Δ x
Δt ，Δx 为纸带上两计数点的距离，Δt 为对应的时间, 验证
_______________________
2. 实验过程：
1) 测质量:用天平分别测出两小车的质量。
2) 安装:将打点计时器固定在光滑长木板的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车A 的
后面，在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，并调整长木板水平。
3) 实验:接通电源，让小车A 运动，小车B 静止，两车碰撞时撞针插入橡皮泥中，两车连
接成整体，随后两车一起运动。
4) 测速:通过纸带上合适的两计数点间的距离及打下两计数点的时间间隔，由v= Δ x
Δt 算出
碰撞前A 车与碰撞后两车共同的速度。
5) 改变条件，重复实验：
①改变小车A 的初速度；
②改变两小车的质量
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3. 数据处理
1) 小车的速度：通过纸带上两计数点间的距离及时间，由v＝Δ x
Δt 计算。
2) 验证的表达式：_______________________
知识点4 方案三：利用斜槽末端小球的碰撞验证动量守恒定律
1. 实验器材：斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸、圆规、铅垂线等．
2. 实验过程：
1）测质量：用天平测出两小球的质量，并选定_______________________的小球为入射小球．
2）安装：按照如图甲所示安装实验装置．调整固定斜槽使斜槽底端水平．
3）铺纸：白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好．记下铅垂线所指的位置O.
4）放球找点：不放被撞小球，每次让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复10 次．用圆规
画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面．圆心P 就是小球落点的平均位置．
5）碰撞找点：把被撞小球放在斜槽末端，每次让入射小球从斜槽同一高度(同步骤(4)中的高度)自由滚
下，使它们发生碰撞，重复实验10 次．用步骤(4)的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置M 和被撞小
球落点的平均位置N，如图乙所示 .
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6）验证：连接ON，测量线段OP、OM、ON 的长度．将测量数据填入表中，最后代入m1·OP＝
m1·OM＋m2·ON，看在误差允许的范围内是否成立．
7）整理：将实验器材放回原处．
3. 数据处理
1）小球的水平射程：连接ON，测量线段OP、OM、ON 的长度。
2）验证的表达式：_______________________
知识点5 注意事项
1. 前提条件：碰撞的两物体应保证_______________________和_______________________．
2. 案例提醒
1）若利用气垫导轨进行验证，调整气垫导轨时，应确保导轨_______________________．
2）若利用两小车相碰进行验证，要注意_______________________。
3）若利用平抛运动规律进行验证：
①斜槽末端的切线必须_______________________；
②入射小球每次都必须从斜槽_______________________由静止释放；
③选_______________________的小球作为入射小球；
④实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变．
⑤小球落地点的平均位置要用圆规来确定：用_______________________的圆把所有落点都圈在
里面，圆心就是落点的平均位置
考向1 方案一：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒
例1 （2025·四川绵阳·三模）用如图所示的装置验证动量守恒定律。气垫导轨上安装光电门 1、2，滑块
1、2 上固定着相同的竖直遮光条，与光电门连接的电子计时器可以记录遮光条通过光电门的时间。
(1)接通气垫导轨待气源稳定后，轻推滑块1，测得遮光条先后通过光电门1、2 的时间分别为Δt、Δt'，若
Δt Δt'，则说明气垫导轨已经调到水平。（选填“>”“=”或“<”）
(2)将滑块1 静放在光电门1 的右侧，滑块2 静放在光电门1、2 之间，向左轻推滑块1，光电门1 记录了1
次遮光条通过的时间为Δt1，光电门2 记录了2 次遮光条先后通过的时间分别为△t2和Δt3。为验证动量守恒
定律，还需要测量的物理量是___________。（填选项前的序号）
A．遮光条的宽度d
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B．两光电门间的距离L0
C．滑块1、2 的宽度L1和L2
D．滑块（含遮光条）1、2 的质量m1和m2
(3)在滑块 1、2 碰撞过程中，如果关系式 成立，则验证了动量守恒定律。（用第（2）问中测
得的物理量符号表示）
【变式训练1·变角度】（2025·山东日照·三模）物理学习小组利用气垫导轨和光电门验证动量守恒定律，
其实验过程如下：
(1)用游标卡尺测量遮光条的宽度，对齐的刻度线如图甲中的箭头所示，则遮光条的宽度d= mm。
(2)将滑块A 从左端向右轻推一下，滑块通过光电门1 的时间大于通过光电门2 的时间，则应该将气垫导轨
左端的底脚调 （选填“高”或“低”）。
(3)气垫导轨调节水平后，将滑块A 置于光电门1 的左侧，滑块B 静置于光电门1、2 之间，如图乙所示。
给滑块A 一定的初速度去碰撞滑块B，若数字计时器记录滑块通过光电门1 的时间分别为
、
，通过
光电门2 的时间为
。若两滑块发生弹性碰撞，则
、
、
应满足的关系式为 （请用题
中所给的字母表示）。
(4)相对误差的绝对值表达式为
（p 为碰前系统的总动量，p'为碰后系统的总动量）。若
滑块A 与B 的质量之比为1 3∶，某次实验中测得
、
、
，则本次实验中的
（结果保留两位有效数字）。
考向2 方案二：利用两辆小车完成一维碰撞实验
例2（2025·浙江·二模）某同学设计了一个如图甲所示用打点计时器来验证动量守恒定律的实验：让前端
贴有橡皮泥的小车A，后端连一打点计时器纸带，以某速度做匀速直线运动，与置于木板上静止的小车B
相碰并粘在一起，继续做匀速直线运动。打点计时器电源频率为50Hz，接通打点计时器电源后，让小车A
得到的纸带如图乙所示。小车A 的质量为0.4kg，小车B 的质量为0.2kg。
(1)若要计算小车A 碰撞前的速度大小应该选择
A．AB 段
B．BC 段
C．CD 段
D．DE 段
(2)用你在（1）中的选择，对应的小车碰撞前的总动量大小 kg·m/s（保留三位有效数字）
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(3)在（1）中你的选择理由是
【变式训练2·变角度】（2025·吉林长春·模拟预测）某小组同学用如图甲所示的装置验证动量守恒定律，
小车A 前端贴有橡皮泥，后端连接纸带并穿过打点计时器，接通打点计时器的电源后，让小车A 以某速度
做匀速直线运动，与置于木板上静止的小车B 相碰并粘在一起，继续做匀速直线运动。打点继时器电源的
频率为50Hz，得到如图乙所示的纸带，A、B、C、D、E 为选取的计数点，各计数点间的距离已标在乙图
上。
(1)实验前， 微调木板的倾斜程度，以平衡摩擦力。（选填“需要”或“不需要”）
(2)计算两小车碰撞后的速度大小，应选择纸带上的 段。（选填“
”、“
”或“
”）
(3)小车A 的质量为0.4kg，小车B 的质量为0.2kg，已算出碰前两车的总动量为0.6848kg·m/s，利用乙图中
的数据，碰后两车的总动量为 kg·m/s。
考向3 方案三：利用斜槽末端小球的碰撞验证动量守恒定律
例3
（2025·陕西宝鸡·三模）“验证碰撞中动量守恒实验”的装置的简化示意图如图甲所示，入
射小球的质量为
，被碰小球的质量为
。
(1)不放小球
，多次在同一位置由静止释放入射小球
，小球在纸上留下很多个痕迹，如图乙所示，为
了确定平均落点，最合理的是取 。
A．a 圆的圆心
B．b 圆的圆心
C．c 圆的圆心
(2)甲同学在实验中记录了小球落点的平均位置M、P、N，发现M 和N 偏离了OP 方向，即点O、M、P、
N 不共线，如图丙所示，若要验证两小球碰撞前后在OP 方向上是否动量守恒，则下列操作正确的是 。
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A．
B．
C．
D．
(3)按照正确的操作步骤，乙同学在实验中，完成实验记录数据如下表所示
m1/
g
m2/
g
OM/
cm
ON/
cm
OP/
cm
20.
0
10.
0
10.10
40.02
30.15
为了达到“验证动量守恒”的实验目的，需要验证的表达式为 （用表格中的物理量符号表示），
代入数据即可验证小球碰撞中动量守恒。
【变式训练3·变考法】
在“验证动量守恒定律”中，三个实验小组分别设计了如图（a），
（b），（c）三个实验装置。
(1)为了保证每个小球都从固定在桌边上的斜槽末端水平抛出，安装器材时要注意使斜槽末端的切线沿
方向。
(2)为了保证小球A 碰撞小球B 之前的速度不变，每次由静止释放小球A 时必须从斜槽上 滚下。
(3)两个小球碰撞之后都直接向前作平抛运动，则小球A 的质量
与小球B 的质量
应满足
（填“>”“<”或“=”。
(4)一实验小组采用图（a）所示装置进行实验，则能验证两个小球碰撞过程动量守恒的关系式为
（用
、
、
、
、
表示）。
(5)另外两实验小组分别采用图（b），图（c）所示装置进行实验，要验证两个小球碰撞过程动量守恒，以
下有两个关系式：
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关系式①：
；关系式②：
则采用图（b）实验装置验证应该是关系式 （填“①”或“②”）。
考点二 拓展创新实验
知识点1 拓展创新实验
验证两物体碰撞过程中系统动量是否守恒，关键是__________________及两物体__________________，
实验设计与装置不同，测量物体的速度方法也不同，有时同一实验装置也可用来验证不同的规律。
1. 在验证动量守恒定律的实验中，物体速度的测量方式很多种，如利用平抛运动的水平位移代普速度，利
用光电门测量滑块的速度，利用机械能守值定律测量摆块速度，利用动能定理和滑行位移测量硬币速度。
2. 实验命题中常用同一实验装置验证不同的物理规律。验证两球碰撞中系统动量是否守恒的同时，探究弹
簧锁定时具有的弹性势能;验证两球碰撞中系统动量是否守恒的同时，探究两球的弹性碰撞机械能守恒的表
达式。
考向1 拓展创新实验
例4（2025·湖北黄冈·模拟预测）某实验小组利用位移传感器和气垫导轨验证动量守恒定律，实验装置如
图甲所示。滑块A 上装有信号发射器，位移传感器可测量其位移及对应的时间，滑块A 和B 上均安装了粘
扣，使两滑块发生碰撞时可粘在一起。实验过程如下：
(1)打开气源电源，调节气垫导轨水平，将滑块A 放置在靠近位移传感器一端，开启传感器，同时轻推一下
滑块A，使滑块A 滑行一段距离后与滑块B 碰撞，传感器记录滑块A 的位移x 与时间t 的关系图像如图乙
所示，则在t= s 时滑块A、B 发生碰撞，两滑块碰撞前瞬间滑块A 的速度大小为 m/s（结果保
留两位有效数字）；
(2)用天平称量出滑块A（含粘扣和信号发射器）的总质量为mA＝300g，滑块B（含粘扣）的总质量为
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200g，则两滑块碰撞前瞬间，滑块A（含粘扣和信号发射器）的动量大小为 kg·m/s，碰撞后两滑块
（含粘扣和信号发射器）的总动量大小为 kg·m/s；（结果均保留两位有效数字）
(3)根据（2）中数据得出的结论为 。
【变式训练4·变考法】
（2025·安徽淮北·一模）某同学发现在验证动量守恒定律的现有实验中，
都是验证碰撞前与碰撞后系统的动量是否守恒。该同学提出质疑：碰撞作用过程中系统动量是否守恒？于
是从实验室找来DIS 传感器组件验证两小车碰撞过程中动量是否守恒。如图所示，无线速度传感器实时记
录了两小车碰撞过程中速度与时间的关系图像。
(1)由图像可知该碰撞为 碰撞（选填“弹性”、“ 非弹性”或“完全非弹性”）。
(2)已知a 车的质量为
，b 车的质量为
，取碰撞过程中任意两个时刻
、
，由图可知
时刻
，
，此时两车的总动量为
，
时刻
，
，此时两车的总动量为
（计算结果保留三位有效数字）。
(3)本实验得出的结论： 。
1．（2024·山东·高考真题）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：
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。
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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”）。
2．（2024·福建·高考真题）某小组基于动量守恒定律测量玩具枪子弹离开枪口的速度大小，实验装置如图
（a）所示。所用器材有：玩具枪、玩具子弹、装有挡光片的小车、轨道、光电门、光电计时器、十分度
游标卡尺、电子秤等。实验步骤如下：
（1）用电子秤分别测量小车的质量M 和子弹的质量m；
（2）用游标卡尺测量挡光片宽度d，示数如图（b）所示，宽度d= cm；
（3）平衡小车沿轨道滑行过程中的阻力。在轨道上安装光电门A 和B，让装有挡光片的小车以一定初速
度由右向左运动，若测得挡光片经过A、B 的挡光时间分别为13.56ms、17.90ms，则应适当调高轨道的
（填“左”或“右”）端。经过多次调整，直至挡光时间相等；
（4）让小车处于A 的右侧，枪口靠近小车，发射子弹，使子弹沿轨道方向射出并粘在小车上，小车向左
运动经过光电门A，测得挡光片经过A 的挡光时间
；
（5）根据上述测量数据，利用公式v= （用d、m、M、
表示）即可得到子弹离开枪口的速度大
小v；
（6）重复步骤（4）五次，并计算出每次的v 值，填入下表；
次数
1
2
3
4
5
14
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速度v（
）
59.1
60.9
60.3
58.7
59.5
（7）根据表中数据，可得子弹速度大小v 的平均值为 m/s。（结果保留3 位有效数字）
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