《2026年点金训练精讲巧练高中物理选择性必修第一册教科版》

实验思路
1. 用研究______运动的实验装置进行碰撞实验，进而验证动量守恒定律。
2. 碰撞过程时间______，系统内力______外力，系统的动量可看成近似守恒。

答案： 【实验思路】
1.平抛
2.很短 远大于

原理启示
不管利用什么方案验证动量守恒定律，都要测量物体的______和______，其中速度的测量方法较多。

答案： 【原理启示】
质量 速度

实验器材
设计如图所示的实验装置，请根据实验需要列出该实验所需要的实验器材。

答案： 【实验器材】
提示：斜槽轨道，两个大小相等、质量不同的小球，重垂线，复写纸，白纸，天平，刻度尺，圆规，三角板等。

原型实验
1. 用如图甲所示的装置探究碰撞中的动量守恒，小车 $ P $ 的前端、小车 $ Q $ 的后端均粘有橡皮泥，小车 $ P $ 的后端连接通过打点计时器的纸带，在长木板右端垫放木块以平衡摩擦力，推一下小车 $ P $，使之运动，与静止的小车 $ Q $ 相碰粘在一起，继续运动。


(1) 实验获得的一条纸带如图乙所示，根据点迹的不同特征把纸带上的点进行了区域划分，用刻度尺测得 $ B $、$ C $、$ D $、$ E $ 各点到起点 $ A $ 的距离。根据碰撞前后小车的运动情况，应选纸带上______段来计算小车 $ P $ 的碰撞前速度。
(2) 测得小车 $ P $（含橡皮泥）的质量为 $ m_1 $，小车 $ Q $（含橡皮泥）的质量为 $ m_2 $，如果实验数据满足关系式______，则说明小车 $ P $、$ Q $ 组成的系统碰撞前后动量守恒。
(3) 如果在测量小车 $ P $ 的质量时，忘记粘橡皮泥，则所测系统碰撞前总动量与系统碰撞后总动量相比，将______（选填“偏大”“偏小”或“相等”）。
[特别提醒]
用打点计时器做“验证动量守恒定律”的实验
1. 碰撞过程中物体所受的合外力为零是实验成功的重要条件，为此需要物体碰撞前、后均做匀速直线运动，纸带上点迹应均匀。“光滑”水平面可通过将长木板一端垫高补偿阻力得到。
2. 利用纸带测速：纸带上两计数点间的距离为 $ \Delta x $，小车经过 $ \Delta x $ 所用的时间为 $ \Delta t $，则小车匀速直线运动的速度 $ v = \frac{\Delta x}{\Delta t} $。
3. 这种碰撞的特征是：碰前一个物体有速度，另一个物体静止，碰后二者速度相同。
4. 碰前和碰后的速度反映在同一条纸带上的前、后两段。

答案： 1.解析：
(1)小车P碰撞前做匀速直线运动，在相等时间内运动位移相等，由图乙所示纸带可知，应选择纸带上的BC段求出小车P碰撞前的速度。
(2)设打点计时器打点时间间隔为T，由图乙所示的纸带可知，碰撞前小车的速度$v=\frac{s_{2}-s_{1}}{4T}，$碰撞后两小车的共同速度$v'=\frac{s_{4}-s_{3}}{6T}。$若碰撞前后系统动量守恒，则$m_{1}v=(m_{1}+m_{2})v'，$即$m_{1}\frac{s_{2}-s_{1}}{4T}=(m_{1}+m_{2})\frac{s_{4}-s_{3}}{6T}，$整理得$\frac{m_{1}(s_{2}-s_{1})}{2}=\frac{(m_{1}+m_{2})(s_{4}-s_{3})}{3}。$
(3)如果在测量小车P的质量时，忘记粘橡皮泥，则小车P质量的测量值小于真实值，由
(2)中表达式可知，所测系统碰撞前总动量小于碰撞后系统的总动量。
答案：$(1)BC (2)\frac{m_{1}(s_{2}-s_{1})}{2}=\frac{(m_{1}+m_{2})(s_{4}-s_{3})}{3}$
(3)偏小