人教版（2019）物理必修第二册 1.3 动量守恒定律（2）学案（含答案）

动量守恒定律
重难点 题型 分值
重点 动量守恒的条件及简单应用 选择 计算 8-10分
难点 动量守恒的判定及应用
一、系统、内力和外力
1. 系统：相互作用的两个或多个物体组成的一个整体。
2. 内力：系统内部物体间的相互作用力。
3. 外力：系统以外的物体对系统以内的物体的作用力。
二、动量守恒定律
1. 内容：如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为0，这个系统的总动量保持不变。 F合=0
2. 成立条件
（1）系统不受外力或系统所受外力的矢量和为0。
（2）对动量守恒成立条件的理解
① 系统不受外力或系统所受外力的合力为零。
② 系统所受外力的合力虽不为零，但比系统内力小很多，及内力远大于外力。
③ 系统所受外力的合力虽不为零，但系统在某一个方向上不受外力或受到的合外力为零，则系统在该方向上的动量守恒。
注意：动量作为矢量，是有方向的物理量，那么系统动量守恒必须明确是在哪一方向上守恒。
3. 表达式
（1）p＝p′
含义：系统相互作用前总动量p等于相互作用后总动量p′。
（2）m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′
含义：相互作用的两个物体组成的系统，作用前的动量之和等于作用后的动量之和。
（3）Δp1＝－Δp2
含义：相互作用的两个物体组成的系统，一个物体的动量变化量与另一个物体的动量变化量大小相等、方向相反。
（4）Δp＝0
含义：总动量增量之和为零。
对动量守恒定律的理解
1. 矢量性：作用前后物体的运动方向都在同一直线上的情况，应选取统一的正方向。凡是与选取正方向相同的动量为正，相反为负。
2. 瞬时性：动量是状态量，动量守恒指的是系统任一瞬时的动量恒定。方程m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′即左侧是作用前（或某一时刻）各物体的动量和，等号右侧是作用后（或另一时刻）各物体的动量和。
3. 相对性：应用动量守恒定律时，应注意各物体的速度必须是相对同一惯性系的速度。一般以地面为参考系。
4. 系统性：研究的对象是相互作用的两个或多个物体组成的系统
5. 普适性：它不仅适用于宏观物体组成的系统，也适用于微观粒子组成的系统。
利用动量守恒定律解题的一般步骤
（1）确定研究对象（系统），进行受力分析：
（2）确定研究过程，进行运动分析；
（3）判断系统在所研究的过程中是否满足动量守恒的条件；
（4）规定某个方向为正方向，分析初末状态系统的动量；
（5）根据动量守恒定律建立方程，并求出结果。
1. 如图所示，站在车上的人，用锤子连续敲打小车。初始时，人、车、锤都静止。假设水平地面光滑，关于这一物理过程，下列说法正确的是（　　）
A. 连续敲打可使小车持续向右运动
B. 人、车和锤组成的系统机械能守恒
C. 当锤子速度方向竖直向下时，人和车水平方向的总动量为零
D. 人、车和锤组成的系统动量守恒
【答案】C
【解析】解：对于选项AC：把人、锤子和平板车看成一个系统，系统水平方向不受外力，水平方向动量守恒，用锤子连续敲打车的左端，根据水平方向动量守恒可知，系统的水平向总动量为零，锤子向左运动，平板车向右运动。锤子向右运动，平板车向左运动，所以车左右往复运动，不会持续地向右运动，故A错误，C正确。
对于选项B：由于人消耗体能，体内储存的化学能转化为系统的机械能，因此系统机械能不守恒，故B错误。
对于选项D：在锤子的连续敲打下，系统竖直方向的合力不等于零，该方向系统的动量不守恒，所以系统的动量不守恒，故D错误。
2. 如图，光滑水平面上有两辆小车，用细线相连，中间有一个被压缩的轻弹簧，小车处于静止状态。烧断细线后，由于弹力的作用两小车分别向左、右运动。已知两小车质量之比m1：m2=2：1，下列说法正确的是（ ）
A. 弹簧弹开后两车速度大小之比为1：2
B. 弹簧弹开后两车动量大小之比为1：2
C. 弹簧弹开过程m1、m2受到的冲量大小之比为2：1
D. 弹簧弹开过程弹力对m1、m2做功之比为1：4
【答案】A
【解析】解：对于选项A：由结合可知，所以A正确；
对于选项B：两小车和弹簧组成的系统，在烧断细线后，合外力为零，动量守恒，所以两车的动量大小之比为1：1，B选项错误；
对于选项C：由于弹簧弹开过程，对两小车每时每刻的弹力大小相等，又对应着同一段作用时间，由可知，m1、m2受到的冲量大小之比为1：1，所以C选项错误；
对于选项D：根据功能关系的规律，弹簧弹开过程，弹力对m1、m2做功等于两小车动能的增量，由代入数据可知，所以D选项错误。
故选：A
如图所示，长为L、高为h、质量为m的小车（上表面水平）停在光滑的水平地面上，有一质量为m的小物块（可视为质点），从光滑曲面上离车顶高度为h处由静止下滑，离开曲面后水平向右滑到小车上，最终小物块滑离小车。已知重力加速度为g，物块与小车间的动摩擦因数μ＝，求：
（1）小物块滑离小车时的速度v1的大小；
（2）小物块从刚滑上小车到刚滑离小车的过程，小车向右运动的距离x。
【答案】（1） （2）L
【解析】（1）小物块从光滑曲面下滑的过程中，由机械能守恒定律得
mgh＝mv02，
解得v0＝；
小物块滑上小车后，以小物块与小车组成的系统为研究对象，系统水平方向不受外力，动量守恒。以小物块的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得mv0＝mv1＋mv2，
根据功能关系得mv02＝mv12＋mv22＋μmgL，
小物块滑离小车的条件是小物块的速度大于小车的速度，联立解得
v1＝，v2＝。
（2）小车运动的过程中受到小物块施加的摩擦力对小车做功，由动能定理得μmgx＝mv22－0，
解得x＝L。
1. 动量守恒定律成立条件：系统不受外力或系统所受外力的矢量和为0。注意对守恒条件的理解。
2. 动量守恒定律表达式：p＝p′、m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′、Δp1＝－Δp2、Δp＝0
理解各个表达式的意义。
3. 利用动量守恒定律解题的一般步骤
（1）确定研究对象（系统），进行受力分析：
（2）确定研究过程，进行运动分析；
（3）判断系统在所研究的过程中是否满足动量守恒的条件；
（4）规定某个方向为正方向，分析初末状态系统的动量；
（5）根据动量守恒定律建立方程，并求出结果。
（答题时间：30分钟）
1. 如图所示，小车与木箱紧挨着静止放在光滑的水平冰面上，现有一男孩站在小车上用力向右迅速推木箱。关于上述过程，下列说法中正确的是（　　）
A. 男孩与木箱组成的系统动量守恒
B. 小车与木箱组成的系统动量守恒
C. 男孩、小车与木箱三者组成的系统动量守恒
D. 木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量相同
2. 如图所示，两滑块A、B在光滑水平面上沿同一直线相向运动。滑块A的质量为m，速度大小为2v0，方向向右，滑块B的质量为2m，速度大小为v0，方向向左。两滑块发生碰撞后的运动状态是（　　）
A. A和B都向左运动
B. A和B都向右运动
C. A静止，B向右运动
D. A向左运动，B向右运动
3. 质量为m1＝1 kg和m2（未知）的两个物体在光滑的水平面上正碰，碰撞时间极短，其x t图象如图所示，则（　　）
A. 碰前m2匀速运动
B. m2为2 kg
C. 碰后两物体速度相同
D. 此过程没有机械能损失
4. 某同学质量为60 kg，在军事训练中要求他从岸上以大小为2 m/s的速度跳到一条向他缓缓飘来的小船上，然后去执行任务，小船的质量为140 kg，原来的速度大小为0. 5 m/s，该同学上船后又跑了几步，最终停在船上，则（　　）
A. 该同学和小船最终静止在水面上
B. 该过程同学的动量变化量为－105 kg·m/s
C. 船最终的速度是0. 95 m/s
D. 船的动量变化量是70 kg·m/s
5. 如图所示，物体A和B质量分别为m2和m1，其水平直角边长分别为a和b。A、B之间存在摩擦，B与水平地面无摩擦。可视为质点的m2与地面间的高度差为h，当A由B顶端从静止开始滑到B的底端时。
（1）B的水平位移是多少？
（2）m2滑到斜面底端时速度为v2，此时m1的速度为v1。则在m2下滑过程中，m2损失的机械能为多少？
1.【答案】C
【解析】选项A中，男孩与木箱组成的系统受到小车对系统的摩擦力的作用；选项B中，小车与木箱组成的系统受到人对系统的力的作用；动量、动量的改变量均为矢量，选项D中，木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量大小相等、方向相反。故选C。
2.【答案】D
【解析】选向右为正方向，则A的动量pA＝m·2v0＝2mv0，B的动量pB＝－2mv0。碰前A、B的动量之和为零，根据动量守恒，碰后A、B的动量之和也应为零，可知四个选项中只有选项D符合题意。
3.【答案】D
【解析】位移—时间图象的斜率表示物体的速度，由图象求出碰撞前后的速度分别为：v1＝4 m/s，v2＝0，v′1＝－2 m/s，v′2＝2 m/s；由动量守恒定律有m1v1＝m1v′1＋m2v′2，得m2＝3 kg；根据动能表达式以及以上数据计算碰撞前、后系统总动能均为8 J，机械能无损失，因此A、B、C错误，D正确。
4.【答案】B
【解析】规定该同学原来的速度方向为正方向，设该同学上船后，船与该同学达到共速时的速度为v，由题意可得，水的阻力忽略不计，在该同学跳上小船后至与小船达到同一速度的过程中，该同学和船组成的系统动量守恒，则由动量守恒定律得m人v人－m船v船＝（m人＋m船）v，解得v＝0. 25 m/s，方向与船原来的速度方向相反；该同学的动量变化量为Δp＝m人v－m人v人＝60 kg×（0. 25－2） m/s＝－105 kg·m/s，船的动量变化量Δp′＝m船v－（－m船v船）＝105 kg·m/s，故选B。
5.【答案】（1）　（2）m2gh－m2v－m1v
【解析】（1）设向右为正方向，下滑过程中A的速度为－v2，B的速度为v1，对A和B组成的系统，水平方向上不受任何外力，故水平方向的动量守恒，
则每时每刻都有m1v1－m2v2＝0，
则有m1x1－m2x2＝0，
由题意可知x1＋x2＝b－a，
联立可得x1＝。
（2）根据能量守恒定律，m2损失的机械能为m2gh－m2v－m1v。
验证动量守恒定律
重难点 题型 分值
重点 实验原理、步骤和数据处理 选择 实验 6-8分
难点 实验注意事项及误差分析
利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律
1. 实验目的：验证动量守恒定律
2. 实验原理：一维碰撞中：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′
3. 实验器材
碰撞实验器、半径相同质量不同的小球两个、重垂线一条、白纸、复写纸、天平、刻度尺、圆规等
4. 实验步骤
（1）测质量：用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球。
（2）安装：按照图甲所示安装实验装置。调整固定斜槽使斜槽底端水平。
甲
（3）铺纸：白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好。记下重垂线所指的位置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。
乙
（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）结束：整理好实验器材放回原处。
5. 数据处理
验证的表达式：m1·OP＝m1·OM＋m2·ON。
6. 注意事项
（1）斜槽末端的切线必须水平。
（2）入射小球每次都必须从斜槽上同一高度由静止释放。
方法是在斜槽上的适当高度处固定一档板，小球靠着档板后放手释放小球。
（3）入射小球的质量应大于被碰球的质量。
（4）实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置始终保持不变。
（5）m1·OP＝m1·OM＋m2·ON式中相同的量取相同的单位即可。
7. 误差分析
（1）斜槽末端若不水平，则得不到准确的平抛运动而造成误差；
（2）若两球不能正碰，则误差较大；
（3）0、P、M、N各点定位不准确带来了误差；
（4）测量和作图有偏差；
（5）仪器和实验操作的重复性不好，使得每次做实验时不是统一标准。
某同学用图甲所示装置通过半径相同的a、b两球的碰撞来验证动量守恒定律。图中PQ是斜槽，QR为水平槽。在记录纸上记下重垂线所指的位置O。实验时先使a球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹，重复上述操作10次，得到10个落点痕迹，确定小球a的落点平均位置B。再把b球放在水平槽末端R，让a球仍从固定位置G由静止开始滚下，与b球碰撞后，落到水平地面的记录纸上，重复10次，得到两球的落点平均位置分别为A和C，其中b球落点痕迹如图乙所示。米尺水平放置，零点与O点对齐。
（1）碰撞后b球的水平射程应取为______cm。
（2）在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？答：______（填选项序号）。
A. 水平槽上未放b球时，测量a球落点位置到O点的距离x1
B. a球与b球碰撞后，分别测量a球和b球的落点位置到O点的距离x2、x3
C. 测量a球或b球的直径d
D. 测量a球和b球的质量ma、mb（或两球质量之比）
E. 测量G点相对于水平槽面的高度H
（3）按照本实验方法，已知a球的质量为ma，b球的质量为mb，ma＞mb，那么动量守恒定律的验证式为______________（用实验中所测物理量相应字母表示）。
【答案】（1）64. 5 （64. 2～64. 8均可）　（2）ABD　（3）ma x1＝ma x2＋mb x3
【解析】（1）碰撞后b球落点痕迹如题图乙所示，取所有落点中靠近中间的点读数，即取一个最小的圆的圆心，约为64. 5 cm。
（2）水平槽上未放b球时，测量a球落点位置到O点的距离x1，即替代碰撞前a球的速度，故A正确；a球与b球碰撞后，分别测量a球和b球的落点位置到O点的距离x2、x3，即替代碰撞后a球和b球的速度，故B正确；不需要测量a球或b球的直径d，故C错误；需要测量a球和b球的质量ma、mb（或两球质量之比），故D正确；不需要测量G点相对于水平槽面的高度H，故E错误。
（3）根据实验原理可得mav0＝mbv1＋mbv2，由已测量的物理量x1、x2、x3，又下落时间相同，可得动量守恒定律的验证式为max1＝max2＋mbx3。
如图甲所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律。先安装好实验装置。
接下来的实验步骤如下：
步骤1：不放小球 2，让小球 1 从斜槽上A点由静止滚下，落在地面上。重复多次，找出小球落点的平均位置；
步骤2：把小球 2 放在斜槽前端边缘位置 B，让小球 1 从 A 点由静止滚下，使它们碰撞。重复多次，找出碰撞后两小球落点的平均位置（小球 1 和小球 2 的质量分别设为 m1 和 m2 ）；
步骤3：用刻度尺分别测量三个落点的平均位置 M、P、N 离 O 点的距离，即线段 OM、OP、ON 的长度。
（1）当所测物理量满足表达式____________（用所测物理量的字母表示）时，即说明两球碰撞过程中遵循动量守恒定律。
（2）某实验小组对上述装置进行了改进，如图乙所示。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′。斜面顶点到 M′、P′、N′ 的距离分别为 l1、l2、l3 。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）。
【答案】（1）m1·OP＝m1·OM＋m2·ON　（2）m1＝m1＋m2
【解析】（1）因为小球做平抛运动的时间相等，则水平位移可以代表速度，OP是小球1未与小球2碰撞时平抛运动的水平位移大小，可以代表碰撞前小球1的速度，OM是碰撞后小球1做平抛运动的水平位移大小，可以代表碰撞后小球1的速度，ON是碰撞后小球2做平抛运动的水平位移大小，可以代表碰撞后小球2的速度。当所测物理量满足表达式m1·OP＝m1·OM＋m2·ON时，说明两球碰撞过程中遵循动量守恒定律。
（2）碰撞前，小球1的落点为图中的P′点，设其水平初速度为v1。小球1和2发生碰撞后，小球1的落点为图中M′点，设其水平初速度为v′1，小球2的落点为图中的N′点，设其水平初速度为v′2。设斜面与水平地面的夹角为α，
由平抛运动规律得l2sin α＝gt2，l2cos α＝v1t，解得v1＝，同理，v′1＝，v′2＝，可见速度正比于。所以只要验证m1＝m1＋m2即可。
1. 验证关系式：m1·OP＝m1·OM＋m2·ON
2. 实验注意事项：
（1）斜槽末端的切线必须水平。
（2）入射小球每次都必须从斜槽上同一高度由静止释放。方法是在斜槽上的适当高度处固定一档板，小球靠着档板后放手释放小球。
（3）入射小球的质量应大于被碰球的质量。
（4）实验过程中实验桌、斜槽、记录的白纸的位置始终保持不变。
（5）m1·OP＝m1·OM＋m2·ON式中相同的量取相同的单位即可。
3. 误差分析
（1）斜槽末端若不水平，则得不到准确的平抛运动而造成误差；
（2）若两球不能正碰，则误差较大；
（3）0、P、M、N各点定位不准确带来了误差；
（4）测量和作图有偏差；
（5）仪器和实验操作的重复性不好，使得每次做实验时不是统一标准。
（答题时间：30分钟）
1. 如图所示，在“探究碰撞中的不变量”的实验中，有质量相等的甲、乙两摆球，摆长相同，乙球静止在最低点，拉起甲球释放后与乙球刚好正碰，碰后甲球静止，乙球摆到与甲球初始位置等高。现换为同质量的两个粘性球，重复以上操作，碰后两球粘合在一起运动，则（　　）
A. 两次碰撞的整个过程中机械能不可能守恒
B. 第一次两球碰撞瞬间的前后，动量守恒，机械能不守恒
C. 第二次两球碰撞瞬间的前后，动量守恒，机械能不守恒
D. 第一次碰撞中，从甲球开始下落到乙球上升到最高点过程中动量守恒
2. 如图所示，甲、乙为两个实验的装置图。
　
（1）甲、乙两图中，可以“验证动量守恒定律”的装置图是________。
（2）关于甲、乙两个实验，下列说法正确的是（　　）
A. 只有甲实验必须测量质量
B. 只有乙实验中需要记录时间
C. 乙实验必须使用重垂线
D. 两个实验都需要使用刻度尺
3. 利用频闪照相和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验，步骤如下：
①用天平测出滑块A、B的质量分别为200 g和300 g；
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，并给它们一个初速度，同时开始闪光照相，闪光的时间间隔设定为Δt＝0. 2 s，照片如图所示。
结合实验过程和图像分析知：该图像是闪光4次摄得的照片，在这4次闪光的瞬间，A、B两滑块均在0～80 cm刻度范围内； 第一次闪光时，滑块A恰好通过x＝55 cm处，滑块B恰好通过x＝70 cm处； 碰撞后有一个滑块处于静止状态。 设向右为正方向，试分析：滑块碰撞时间发生在第一次闪光后______s，碰撞前两滑块的质量与速度乘积之和为______kg·m/s，碰撞后两滑块的质量与速度乘积之和为______kg·m/s。
4. 如图所示是用来验证动量守恒定律的实验装置，弹性球1用细线悬挂于O点，O点正下方桌子的边缘有一竖直立柱。实验时，调节悬点，使弹性球1静止时恰与立柱上的球2接触且两球等高。将球1拉至A点，并使之静止，同时把球2放在立柱上。释放球1，当它摆到悬点正下方时与球2发生对心碰撞。碰后球1向左最远可摆至B点，球2落到水平地面上的C点。测出有关数据即可验证1、2两球碰撞时动量守恒。现已测出弹性球1和2的质量m1、m2（m1＞m2），A点离水平桌面的距离为a，B点离水平桌面的距离为b。此外：
（1）还需要测量的量是______、______和______。
（2）根据测量的数据，该实验中动量守恒定律的表达式为______________。（忽略小球的大小）
5. 为了验证动量守恒定律（探究碰撞中的不变量），某同学选取了两个材质相同、体积不等的立方体滑块A和B，按下述步骤进行实验：
步骤1：在A、B的相撞面分别装上尼龙拉扣，以便二者相撞以后能够立刻结为整体；
步骤2：安装好实验装置如图甲，铝质轨道槽的左端是倾斜槽，右端是长直水平槽，倾斜槽和水平槽由一小段弧连接，轨道槽被固定在水平桌面上，在轨道槽的侧面与轨道等高且适当远处装一台数码频闪照相机；
步骤3：让滑块B静置于水平槽的某处，滑块A从斜槽某处由静止释放，同时开始频闪拍摄，直到A、B停止运动，得到一幅多次曝光的数码照片；
步骤4：多次重复步骤3，得到多幅照片，挑出其中最理想的一幅，打印出来，将刻度尺紧靠照片放置，如图乙所示。
（1）由图乙分析可知，滑块A与滑块B碰撞置________。
A. 在P5、P6之间　 B. 在P6处　 C. 在P6、P7之间
（2）为了探究碰撞中动量是否守恒，需要直接测量或读取的物理量是________。
①A、B两个滑块的质量m1和m2
②滑块A释放时距桌面的高度
③频闪照相的周期
④照片尺寸和实际尺寸的比例
⑤照片上测得的x45、x56和x67、x78
⑥照片上测得的x34、x45、x56和x67、x78、x89
⑦滑块与桌面间的动摩擦因数
写出验证动量守恒的表达式______________________________________。
（3）请你写出一条有利于提高实验准确度或改进实验原理的建议：____________。
6. 气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦。我们可以用带竖直挡板C、D的气垫导轨和滑块A、B探究碰撞中的不变量，实验装置如图所示（弹簧的长度忽略不计）。
采用的实验步骤如下：
a. 用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB；
b. 调整气垫导轨，使导轨处于水平；
c. 在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上；
d. 用刻度尺测出A的左端至挡板C的距离L1；
e. 按下电钮放开卡销，同时分别记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作，当A、B滑块分别碰撞挡板C、D时计时结束，记下A、B分别到达C、D的运动时间t1和t2。
（1）实验中还应测量的物理量及其符号是　　　　　　。
（2）作用前A、B两滑块质量与速度乘积之和为　　　　；作用后A、B两滑块质量与速度乘积之和为　　　　。
（3）作用前后A、B两滑块质量与速度乘积之和并不完全相等，产生误差的原因有_______________________________________________（至少答出两点）。
1.【答案】C
【解析】第一次碰撞速度交换，是完全弹性碰撞，动量守恒，机械能守恒，从甲球开始下落到乙球上升到最高点过程中动量不守恒；第二次碰后两球粘合在一起运动，属于完全非弹性碰撞，动量守恒，机械能损失最大，机械能不守恒，故选项C正确。
2.【答案】（1）甲　（2）AD
【解析】（1）甲图用来验证动量守恒，乙图用来验证机械能守恒。
（2）由甲、乙两实验的原理知A、D正确；由于乙实验中打点计时器本身就有计时功能，与纸带相连的重物受重力方向竖直向下，故不需要记录时间和使用重垂线，B、C错误。
3.【答案】0. 1　－0. 2　－0. 2
【解析】碰撞后A向左做匀速运动，设其速度为v′A，
有v′A·Δt＝20 cm，
碰撞到第二次闪光时A向左运动10 cm，设时间为t′，
有v′A·t′＝10 cm，
设第一次闪光后到发生碰撞的时间为t，
有t＋t′＝Δt，
解得t＝＝0. 1 s。
设向右为正方向，碰撞前A的速度大小为vA＝m/s＝0. 5 m/s，
B的速度为vB＝－m/s＝－1 m/s，
则碰撞前两滑块的质量与速度乘积之和为p1＝mAvA＋mBvB＝0. 2×0. 5 kg·m/s－0. 3×1 kg·m/s＝－0. 2 kg·m/s。
碰撞后，B静止，A的速度为v′A＝－m/s＝－1 m/s，
则碰撞后两滑块的质量与速度乘积之和为p2＝mAv′A＝－0. 2×1 kg·m/s＝－0. 2 kg·m/s。
以上实验结果说明在碰撞过程中保持不变的物理量是碰撞前、后两滑块的质量与速度乘积之和。
4. 【答案】（1）C点与桌子边缘间的水平距离c　立柱高h　桌面高H
（2）2m1＝2m1＋m2
【解析】（1）要验证动量守恒定律，就需要知道碰撞前后的总动量，可通过平抛运动的分位移公式求解碰撞后球2的速度，所以要测量C点与桌子边缘间的水平距离c、立柱高h和桌面高H。
（2）球1从A处下摆过程中只有重力做功，机械能守恒，根据机械能守恒定律，有m1g（a－h）＝m1v12，
碰撞后球1上升到最高点的过程中，机械能守恒，根据机械能守恒定律，有m1g（b－h）＝m1v22，
该实验中动量守恒的表达式为m1v1＝m1v2＋m2v3，
碰后对球2有h＋H＝gt2，c＝v3t。
联立解得2m1＝2m1＋m2。
5.【答案】（1）B　（2）①⑥　m1（x45＋2x56－x34）＝（m1＋m2）·（2x67＋x78－x89）　（3）将轨道的一端垫起少许，平衡摩擦力，使得滑块碰撞前后都做匀速运动（其他合理答案也可）
【解析】（1）由题图可得x12＝3. 00 cm， x23＝2. 80 cm，x34＝2. 60 cm，x45＝2. 40 cm，x56＝2. 20 cm，x67＝1. 60 cm，x78＝1. 40 cm，x89＝1. 20 cm。根据匀变速直线运动的特点可知A、B相撞的位置在P6处。
（2）为了探究A、B相撞前后动量是否守恒，就要得到碰撞前后的动量，所以要测量A、B两个滑块的质量m1、m2和碰撞前后的速度。设照相机拍摄时间间隔为T，则P4处的速度为v4＝，P5处的速度为v5＝，因为v5＝，所以A、B碰撞前在P6处的速度为v6＝；同理可得碰撞后AB在P6处的速度为v′6＝。若动量守恒则有m1v6＝（m1＋m2）v′6，整理得m1（x45＋2x56－x34）＝（m1＋m2）（2x67＋x78－x89）。因此需要测量或读取的物理量是①⑥。
（3）若碰撞前后都做匀速运动则可提高实验的精确度。
6.【答案】（1）B的右端至挡板D的距离L2　（2）0　mA－mB　（3）见解析
【解析】（1）实验中还应测量的物理量为B的右端至挡板D的距离L2。
（2）设向左为正方向，根据所测数据求得两滑块的速度分别为vA＝，vB＝－。
碰前两滑块静止，即v＝0，质量与速度乘积之和为零，碰后两滑块的质量与速度乘积之和为mAvA＋mBvB＝mA－mB。
（3）产生误差的原因：
①L1、L2、t1、t2、mA、mB的数据测量误差；
②没有考虑弹簧推动滑块的加速过程；
③滑块并不是做标准的匀速直线运动，滑块与导轨间有少许摩擦力；
④气垫导轨不完全水平。