实验9 验证动量守恒定律（8大核心要素 8大创新考法）-2025年高考物理必考实验重难点突破（新高考通用）（原卷版）（高考实验）.docx

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实验9验证动量守恒定律

目录

01新高考命题热点

02核心考点综述

1）实验目的

2）实验原理

3）实验装置

4）实验步骤

5）数据处理

6）误差分析

7）实验注意事项

8）实验拓展与应用

03典型真题精练

04创新实验新考法

1）通过弹射装置水平面内验证动量守恒定律

2）用斜轨道和水平轨道来验证动量守恒定律

3）用气垫导轨和光电门验证动量守恒定律

4）用竖直挡板描迹验证动量守恒定律

5）利用单摆偏角验证动量守恒定律

6）验证小车在斜面碰撞中的动量守恒定律

7）验证小球碰撞后落到斜面上时的动量守恒定律

8）用半圆形轨道验证动量守恒定律

05分层强化训练

新高考中，《验证动量守恒定律》有多个命题热点。一是实验原理的深度考查，如对动量守恒条件的精准分析，结合实际场景判断系统是否守恒。二是实验数据处理与分析，给出碰撞前后物体的速度、质量数据，要求计算动量并验证守恒关系，或根据纸带、频闪照片求速度。三是实验装置的改进创新，像利用传感器、气垫导轨优化实验，考查对新装置的理解与操作。四是实验拓展，结合多物体碰撞、非弹性碰撞等复杂情形，考查知识迁移与综合运用能力。

一、实验目的

1.验证动量守恒定律：通过实验验证在碰撞过程中系统的总动量是否守恒。

2.熟悉实验仪器：进一步熟悉气垫导轨、通用电脑计数器等实验仪器的使用方法。

3.研究碰撞特点：用观察法研究弹性碰撞和非弹性碰撞的特点。

二、实验原理

1.动量守恒定律：一个系统不受外力或所受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变。表达式为?，在本实验中，通过特定的碰撞实验装置，测量碰撞前后物体的质量与速度，进而验证该定律。

2.实验思路：选择两个发生一维碰撞的物体，确保在碰撞过程中系统所受外力的矢量和近似为零。通过合理的测量手段，获取碰撞前后物体的质量和速度信息，代入动量守恒表达式进行验证。

三、实验装置

（一）斜槽碰撞实验装置

1.斜槽：让小球获得一定的速度，且斜槽末端需保持水平，保证小球离开斜槽后做平抛运动。

2.重锤线：确定竖直方向，以便在白纸上准确标记平抛运动的起始点。

3.白纸、复写纸：用于记录小球平抛落点。将复写纸压在白纸上面，小球落到复写纸上，会在白纸上留下痕迹。

4.两个大小相同、质量不同的小球：质量较大的入射小球m1，质量较小的被碰小球m2?。

（二）气垫导轨实验装置

1.气垫导轨：提供近似无摩擦的水平运动环境，减少系统所受外力。通过向导轨内通气，使滑块悬浮在导轨上。

2.滑块：两个质量不同的滑块作为碰撞物体，在滑块上可安装遮光片。

3.光电门：用于测量滑块碰撞前后的速度。当遮光片通过光电门时，光电门会记录遮光时间，结合遮光片的宽度，可计算出滑块的速度。

4.气源：为气垫导轨提供气体，维持滑块的悬浮状态。

四、实验步骤

（一）斜槽碰撞实验

1.安装与调节：将斜槽固定在水平桌面上，使斜槽末端水平。用重锤线确定竖直方向，在水平地面上铺上白纸，再在白纸上覆盖复写纸。

2.测量质量：用天平准确测量入射小球m1和被碰小球的质量m2。

3.确定落点：让入射小球m1从斜槽某一固定高度由静止释放，重复多次，找出其平均落点P?。然后将被碰小球m2放在斜槽末端，让入射小球m1从同一高度由静止释放，与被碰小球m2发生碰撞，重复多次，分别找出碰撞后入射小球的平均落点M和被碰小球的平均落点N。

4.测量计算：用刻度尺测量平抛运动的水平射程OM、OP、ON。由于平抛运动时间相同，水平速度与水平射程成正比，可根据动量守恒表达式进行验证。

（二）气垫导轨实验

1.安装调试：将气垫导轨调至水平，连接好气源，使滑块能在导轨上自由滑动。安装并校准光电门。

2.测量质量：用天平测量两个滑块的质量m1、m2。

3.测量速度：给滑块m1一定的初速度，使其与静止的滑块m2发生碰撞，通过光电门记录碰撞前后滑块m1和m2的遮光时间t1、t1’、t2’，结合遮光片宽度，计算出速度，，?。

4.验证守恒：将测量得到的质量和速度代入动量守恒表达式，判断等式是否成立。

五、数据处理

1.速度计算：利用光电门测得的时间和挡光片的宽度，计算滑块的速度。

2.动量计算：根据动量公式?p=mv，计算碰撞前后的总动量。

3.验证表达式：将碰撞前后的动量代入动量守恒的表达式，验证其是否相等。

4.计算验证：根据实验测量的数据，代入相应的动量守恒表达式进行计算。对比等式两边的数值，若在实验误差允许范围内相等，则验证了动量守恒定律。例如，在斜槽碰撞实验中，若的差值足够小，可认为动量守恒得到验证。

六、误差分析

1.斜槽碰撞实验：斜槽末端可能并非绝对水平，导致小球平抛运动不标准；测量小球落点时存在误差，尤其是确定平均落点时；两球碰撞时并非完全弹性碰撞，有机械能损失，可能影响动量守恒的验证；空气阻力对小球