（北京專用）2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 專題十七 物理實驗課件

1、考點清單考點清單 考點一力學(xué)實驗考點一力學(xué)實驗 考向基礎(chǔ)考向基礎(chǔ) 一、打點計時器系列實驗中紙帶的處理一、打點計時器系列實驗中紙帶的處理 1.紙帶的選取:一般實驗應(yīng)選取點跡清晰、無漏點且有足夠多點的紙 帶。在“驗證機械能守恒定律”實驗中還要求紙帶包含第一、二兩計 時點,并且第一、二兩計時點距離接近2.0 mm。 2.根據(jù)紙帶上點的密集程度選取計數(shù)點:打點計時器每打n個點取一個 計數(shù)點,則相鄰計數(shù)點時間間隔為n個打點時間間隔。 3.測量計數(shù)點間距離:為了測量、計算方便和減小偶然誤差,測量距離時 不要分段測量,盡可能一次測量完畢,即測量計數(shù)起點到其他各計數(shù)點 的距離。如圖所示,則由圖可得: s=s1

2、,s=s2-s1,s=s3-s2,s=s4-s3,s=s5-s4,s=s6-s5 4.判定物體運動的性質(zhì) (1)若s、s、s、s、s、s基本相等,則可判定物體在實驗誤差范圍 內(nèi)做勻速直線運動。 (2)設(shè)s1=s-s,s2=s-s,s3=s-s,s4=s-s,s5=s-s 若s1、s2、s3、s4、s5基本相等,則可判定物體在實驗誤差范圍內(nèi) 做勻變速直線運動。 (3)測定第n點的瞬時速度 物體做勻變速直線運動時,在某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬 時速度。即測出第n點的相鄰前、后兩段相等時間T內(nèi)的位移,由平均 速度公式即可求得第n點的瞬時速度,如圖中第4點的瞬時速度為: v4=。 (4)測定

3、做勻變速直線運動物體的加速度 一般用逐差法求加速度。將如圖所示的連續(xù)相等時間間隔T內(nèi)的位移s 、s、s、s、s、s分成三組,利用s=aT 2可得:a 1=、a2= 2 ss T 53 2 ss T 2 3 ss T 、a3=,再算出a1、a2、a3的平均值,即:a=,就是所 測做勻變速直線運動物體的加速度。 二、基本力學(xué)實驗二、基本力學(xué)實驗 (一)探究彈力與彈簧伸長的關(guān)系 2 3 ss T 2 3 ss T 123 3 aaa 實驗原理 用懸掛法測量彈簧的彈力運用的是彈簧的彈力與掛在彈簧下面的鉤碼 的重力相等。彈簧的長度可以用刻度尺直接測出,伸長量可以由拉長后 的長度減去彈簧原來的長度進行計算

4、。 實驗步驟 1.把彈簧懸吊在鐵架臺上,讓彈簧自然下垂,在彈簧不掛鉤碼時測量彈簧 的原長L0。 2.將已知質(zhì)量的鉤碼掛在彈簧的下端,在平衡時測量彈簧的總長并計算 鉤碼的重力,并將彈簧所受拉力F(等于所掛鉤碼的重力)填寫在記錄表 格里。然后改變所掛鉤碼的質(zhì)量,重復(fù)前面的實驗過程多次。 12345678 F/N L/cm L/cm 3.根據(jù)所測數(shù)據(jù),在已經(jīng)準(zhǔn)備好的坐標(biāo)紙上描點,以力為縱坐標(biāo),以 彈簧的長度L為橫坐標(biāo)。 4.作圖得到的是如圖甲所示的圖像。盡管是直線,也是一次函數(shù),但不夠 簡潔,即不是剛好反映函數(shù)間的正比關(guān)系。處理的辦法是將坐標(biāo)軸平 移,就可以得到一個從原點出發(fā)的函數(shù)圖像(圖乙)。平移

5、后將橫坐標(biāo)由 彈簧的長度改為彈簧的伸長量L。 5.寫出實驗得到的曲線所代表的函數(shù),即彈力與彈簧伸長量的關(guān)系。 6.運用表中的數(shù)據(jù)驗證所得到的函數(shù)關(guān)系。 注意事項 1.懸吊彈簧時要讓它自然下垂,別忘了測量彈簧的原長L0。 2.每改變一次拉力的大小就要做一次測量記錄。為了探究彈力和彈簧 伸長的關(guān)系,要盡可能多測幾組數(shù)據(jù),以便在坐標(biāo)紙上能描出更多的 點。 3.實驗時拉力不要太大(即鉤碼不能過多),以免彈簧超出彈性限度。 4.在坐標(biāo)紙上嘗試描畫一條平滑曲線(包括直線)時,要順著各點的走向 來描,描出的點不一定正好在曲線上,但要注意處于曲線兩側(cè)的點數(shù)大 致相同。 5.寫出曲線所代表的函數(shù)時,建議首先嘗試

6、用一次函數(shù),如果不行再考慮 其他函數(shù)。 (二)驗證力的平行四邊形定則 實驗原理 結(jié)點受三個共點力作用處于平衡狀態(tài),則F1、F2的合力必與F3平衡,改用 一個拉力F使結(jié)點仍到O,則F必與F1、F2的合力等效,與F3平衡,以F1、F2為 鄰邊作平行四邊形求出合力F,比較F與F的大小和方向,以驗證力合 成時的平行四邊形定則。 實驗步驟 1.用圖釘把白紙釘在放于水平桌面的方木板上。 2.用圖釘把橡皮條的一端固定在A點,橡皮條的另一端拴上兩個細繩 套。 3.用兩只彈簧測力計分別鉤住細繩套,互成角度地拉橡皮條,將結(jié)點拉到 某一位置,如圖,記錄兩彈簧測力計的讀數(shù),用鉛筆描下O點的位置及此 時兩個細繩套的方向

7、。 4.用鉛筆和刻度尺從結(jié)點O沿兩條細繩套方向畫直線,按選定的標(biāo)度作 出這兩只彈簧測力計的讀數(shù)F1、F2的圖示,并以F1和F2為鄰邊用刻度尺 和三角板作平行四邊形,過O點畫出平行四邊形的對角線,即合力F的圖 示。 5.只用一只彈簧測力計鉤住細繩套,把橡皮條的結(jié)點拉到同樣的位置O, 記下彈簧測力計的讀數(shù)F和細繩套的方向,用刻度尺從O點按選定的標(biāo) 度沿記錄的方向作出這只彈簧測力計的拉力F的圖示。 6.比較力F與用平行四邊形定則求出的合力F的大小和方向,得出結(jié) 論。 注意事項 1.同一實驗中的兩只彈簧測力計的選取方法是:將兩只彈簧測力計鉤好 后對拉,若兩只彈簧測力計在對拉的過程中,讀數(shù)相同,則可選,

8、若不同,應(yīng) 另換,直至相同為止,使用時彈簧測力計與板面平行。 2.在滿足合力不超過彈簧測力計量程及橡皮條形變不超過彈性限度的 條件下,應(yīng)使拉力盡量大一些,以減小誤差。 3.在同一次實驗中,橡皮條拉長的結(jié)點O位置一定要相同。 4.由作圖法得到的F與實際測量得到的F不可能完全符合,但在誤差允 許范圍內(nèi)可認為F和F符合。 (三)驗證牛頓運動定律 實驗原理 實驗中,研究的參量有F、m、a,在驗證牛頓第二定律的實驗中,可以控 制參量m一定,研究a與F的關(guān)系;控制參量F一定,研究a與m的關(guān)系。 實驗步驟 1.將一端附有滑輪的長木板放在水平桌面上,取兩個質(zhì)量相等的小車,放 在光滑的水平長木板上,示意圖如圖所

9、示。 2.在小車的前端各系上細繩,繩的另一端跨過定滑輪各掛一個砝碼盤,在 盤內(nèi)分別放數(shù)目不等的砝碼,而在兩小車上放質(zhì)量相等的砝碼,使砝碼 盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠小于小車和車上砝碼的總質(zhì)量,分別用天平測 出兩個砝碼盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量M1和M2,把數(shù)值記錄下來。此時,小 車所受的水平拉力的大小F1和F2可以認為等于砝碼盤和盤內(nèi)砝碼所受 重力的大小。 3.在小車的后端也分別系上細繩,用一只夾子夾住這兩根細繩,便于同時 控制兩輛小車,使它們同時開始運動和同時停止運動。 4.打開夾子,讓兩輛小車同時從靜止開始運動。小車走過一段距離后,夾 上夾子,讓它們同時停下來。分別用刻度尺測出兩輛小車在這一段相同

10、時間內(nèi)通過的位移大小x1和x2,并記錄下來。 5.分析所得到的兩輛質(zhì)量相等的小車在相同時間內(nèi)通過的位移與小車 所受的水平拉力的大小的關(guān)系,從而得到質(zhì)量相等的物體運動的加速度 與物體所受作用力大小的關(guān)系。并將結(jié)論記在實驗結(jié)論中。 6.在兩個相同的砝碼盤內(nèi)放質(zhì)量相等的砝碼,而在兩輛小車上放質(zhì)量不 等的砝碼,使兩輛小車的質(zhì)量不等,而所受的拉力相等。仍保證砝碼盤 和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠小于小車和車上砝碼的總質(zhì)量,分別用天平測出 兩輛小車和車上砝碼的總質(zhì)量m1和m2,把數(shù)值記錄下來。 7.讓兩輛小車同時從靜止開始運動。小車走過一段距離后,夾上夾子,讓 它們同時停下來。分別用刻度尺測出兩輛小車在這一段相同時

11、間內(nèi)通 過的位移大小x1和x2,并記錄下來。 8.分析所得到的受相同拉力作用的兩輛小車在相同時間內(nèi)通過的位移 大小與質(zhì)量大小的關(guān)系,從而得到所受拉力相等的物體運動的加速度與 物體質(zhì)量大小的關(guān)系。并將結(jié)論記在實驗結(jié)論中。 注意事項 1.在實驗中,小車所受的摩擦力是造成系統(tǒng)誤差的一個重要因素。因此 利用小車重力沿斜面方向的分力平衡摩擦力。 2.為使所作的a-F圖像和a-圖像更精確,每個圖像都要求至少取5條以 上的紙帶。 3.改變小車的質(zhì)量或拉力的大小時,改變量應(yīng)盡可能大一些,但應(yīng)滿足砝 碼盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量遠小于小車和車上砝碼的總質(zhì)量。一般來說, 砝碼盤和盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量不超過小車和車上砝碼總質(zhì)

12、量的10%。 1 m (四)探究動能定理 實驗原理 如圖,小車在橡皮筋的作用下彈出,沿木板滑行。當(dāng)我們用2條、3條 同樣的橡皮筋進行第2次、第3次實驗時,每次實驗中橡皮筋拉伸 的長度都保持一致,那么,第2次、第3次實驗中橡皮筋對小車做的 功就是第1次的2倍、3倍 如果把第1次實驗時橡皮筋所做的功記為 W0,以后各次做的功就是2W0、3W0 由于橡皮筋做功而使小車獲得的速度可以由紙帶和打點計時器測出,也 可以用其他方法測出。這樣,進行若干次測量,就得到若干組功和速度 的數(shù)據(jù)。 以橡皮筋對小車做的功為縱坐標(biāo),小車獲得的速度為橫坐標(biāo),以第1次實 驗時的功W0為單位,作出W-v曲線即功-速度曲線。分析

13、這條曲線,可以 得知橡皮筋對小車做的功與小車獲得的速度的定量關(guān)系。 實驗步驟 1.按圖組裝好實驗器材,由于小車在運動中會受到阻力,把木板略微傾 斜,作為補償。 2.先用一條橡皮筋進行實驗,把橡皮筋拉伸一定長度,理清紙帶,接通電 源,放開小車。 3.換用紙帶,改用2條、3條同樣的橡皮筋進行第2次、第3次實 驗,每次實驗中橡皮筋拉伸的長度都相同。 4.由紙帶算出小車獲得的速度,把第1次實驗獲得的速度記為v1,第2次、 第3次記為v2、v3 5.對測量數(shù)據(jù)進行估計,大致判斷兩個量可能的關(guān)系,然后以W為縱坐 標(biāo),v2(或v,v3,)為橫坐標(biāo)作圖。v 注意事項 木板的傾斜程度應(yīng)滿足重力使小車沿斜面向下的

14、分力等于小車受到的阻力。 (五)驗證機械能守恒定律 實驗原理 在只有重力做功的自由落體運動中,物體的重力勢能和動能可以互相轉(zhuǎn) 化,但總的機械能守恒,利用打點計時器在紙帶上記錄下物體自由下落 的高度h及計算出瞬時速度v,從而驗證物體在自由下落過程中,重力勢 能的減少量Ep=mgh與物體動能的增加量Ek=mv2相等。 測定某點瞬時速度的方法是:物體做勻變速直線運動,在某段時間的平 均速度等于中間時刻的瞬時速度。 1 2 實驗步驟 1.將實驗裝置按要求裝好,將紙帶固定在重物上,讓紙帶穿過打點計時 器。 2.先用手提起紙帶,使重物靜止在靠近計時器的地方。 3.接通電源,松開紙帶,讓重物自由下落,這樣計

15、時器就在紙帶上打下一 系列點。 4.重復(fù)以上步驟,多做幾次。 5.從已打出的紙帶中,選出第一、二點間的距離接近2 mm并且點跡清 晰的紙帶進行測量。 6.在挑選的紙帶上,記下第一點的位置O,并在紙帶上從任意點開始依次 選取幾個點1、2、3、4、并量出各點到位置O的距離,這些距離就是 物體運動到點1、2、3、4、時下落的高度h1、h2、h3、h4、。 7.利用公式v中=分別求出物體在打下點2、3、4時的瞬時速度v 2、v3、v4、。 8.把得到的數(shù)據(jù)填入表格,算出重物運動到點2、3、4、時減小的重 力勢能mgh2、mgh3、mgh4、再算出物體運動到點2、3、4、時增 加的動能、若驗證機械能守恒

16、需比較與mgh2、 與mgh3、與mgh4、結(jié)果是否一致。 12 2 xx T 2 2 2 mv 2 3 2 mv 2 4 2 mv 2 2 2 mv 2 3 2 mv 2 4 2 mv 注意事項 1.組裝實驗裝置時,重物與紙帶、限位孔必須在同一豎直線上,以減小摩 擦阻力。 2.實驗時必須先接通電源,讓打點計時器正常工作后才能松開紙帶讓重 物下落; 3.因不需要知道動能的具體數(shù)值,所以不需要測出重物的質(zhì)量m。 (六)驗證動量守恒定律 實驗原理 在一維碰撞中,測出物體的質(zhì)量m和碰撞前后物體的速度v、v,找出碰撞 前的總動量p=m1v1+m2v2及碰撞后的總動量p=m1v1+m2v2,看碰撞前后動

17、 量是否守恒。 實驗步驟 1.先用天平測出小球質(zhì)量m1、m2。 2.在地面上鋪一張白紙,白紙上鋪放復(fù)寫紙。 3.在白紙上記下重垂線所指的位置O,它表示入射小球碰前的位置。 4.先不放被碰小球,讓入射小球從斜槽上同一高度處滾下,重復(fù)10次,用 圓規(guī)畫盡可能小的圓把所有的小球落點圈在里面。圓心就是入射小球 不碰時的落地點P。 5.把被碰小球放在小支柱上,讓入射小球從同一高度滾下,使它們發(fā)生正 碰,重復(fù)10次,仿步驟5找出入射小球落點的平均位置M和被碰小球落點 的平均位置N。 6.過O、N在紙上作一直線,取OO=2r,O就是被碰小球碰撞時的球心投 影位置(用刻度尺和三角板測小球直徑2r)。 7.用刻

18、度尺量出線段的長度OP、OM、ON,把兩小球的質(zhì)量和相應(yīng)的 線段長度代入m1OP=m1OM+m2ON看是否成立。 注意事項 1.碰撞的兩小球應(yīng)保證“水平”和“正碰”。 2.入射小球的質(zhì)量m1大于被碰小球的質(zhì)量m2。 考向突破考向突破 考向一實驗中紙帶的處理考向一實驗中紙帶的處理 1.由紙帶判斷物體做勻變速運動的方法 如圖所示,0、1、2、為時間間隔相等的各計數(shù)點,x1、x2、x3、為相 鄰兩計數(shù)點間的距離,若x=x2-x1=x3-x2=x4-x3=C(常量),即兩連續(xù)相等的 時間間隔內(nèi)的位移之差為恒量,則與紙帶相連的物體的運動為勻變速直 線運動。 2.由紙帶求物體運動加速度的方法由紙帶求物體運

19、動加速度的方法 (1)用“逐差法”求加速度 即根據(jù)x4-x1=x5-x2=x6-x3=3aT2(T為相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔)求出 a1=、a2=、a3=, 再算出平均值 即a= (2)用圖像法求加速度 即先根據(jù)vn=求出所選的各計數(shù)點對應(yīng)的瞬時速度,后作出v-t圖 41 2 3 xx T 52 2 3 xx T 63 2 3 xx T 456123 2 9 xxxxxx T 1 2 nn xx T 像,圖線的斜率即物體運動的加速度。 例例1某同學(xué)用如圖所示的實驗裝置研究小車在斜面上的運動。實驗 步驟如下: a.安裝好實驗器材。 b.接通電源后,讓拖著紙帶的小車沿平板斜面向下運動,重復(fù)幾次。選

20、出 一條點跡比較清晰的紙帶,舍去開始密集的點跡,從便于測量的點開始, 每兩個打點間隔取一個計數(shù)點,如圖中0、1、2、6點所示。 c.測量1、2、3、6計數(shù)點到0計數(shù)點的距離,分別記做:x1、x2、x3、 、x6。 d.通過測量和計算,該同學(xué)判斷出小車沿平板做勻加速直線運動。 e.分別計算出x1、x2、x3、x6與對應(yīng)時間的比值、 。 1 1 x t 2 2 x t 3 3 x t 6 6 x t f.以為縱坐標(biāo)、t為橫坐標(biāo),標(biāo)出與對應(yīng)時間t的坐標(biāo)點,畫出 -t圖 線。 結(jié)合上述實驗步驟,請你完成下列任務(wù): 實驗中,除打點計時器(含紙帶、復(fù)寫紙)、小車、平板、鐵架臺、導(dǎo) 線及開關(guān)外,在下面的儀器

21、和器材中,必須使用的有 和 。(填選項代號) A.電壓合適的50 Hz交流電源 B.電壓可調(diào)的直流電源 C.刻度尺 D.秒表 E.天平 F.重錘 將分度值為1 mm的刻度尺的0刻線與0計數(shù)點對齊,0、1、2、5計數(shù) 點所在位置如圖所示,則x2= cm,x5= cm。 x t x t x t 該同學(xué)在圖中已標(biāo)出1、3、4、6計數(shù)點對應(yīng)的坐標(biāo)點,請你在該圖中 標(biāo)出與2、5兩個計數(shù)點對應(yīng)的坐標(biāo)點,并畫出-t圖線。 x t 根據(jù)-t圖線判斷,在打0計數(shù)點時,小車的速度v0= m/s;它在斜面 上運動的加速度a= m/s2。 x t 解析解析打點計時器必須與交流電源配合使用,選A。還必須使用刻度 尺測量

22、0計數(shù)點與其他計數(shù)點間的距離,選C。 由圖可知x2=2.98 cm,x5=13.20 cm。 因t2=0.08 s,=37.25 cm/s,故計數(shù)點2的坐標(biāo)為(0.08 s,37.25 cm),同理得計數(shù)點5的坐標(biāo)為(0.20 s,66.00 cm)。由勻加速直線運動規(guī) 律可得=v0+at,故-t圖為一條傾斜直線,如答案圖所示。 該圖像縱軸截距表示小車的速度v0=0.18 m/s。斜率k=a=2.40 m/s2, 所以a=4.80 m/s2。 2 2 x t 2.98cm 0.08s x t 1 2 x t 1 2 答案答案AC 2.98(2.972.99)13.20(13.1913.21)

23、如圖所示 0.18(0.160.20)4.80(4.505.10) 考向二基本力學(xué)實驗考向二基本力學(xué)實驗 1.研究性實驗研究性實驗 實驗 名稱 實驗原理實驗 裝置 數(shù)據(jù)處理方法 研究 勻變 速直 線運 動 通過紙帶數(shù) 據(jù)分析運動 (1)利用連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之 差等于恒量進行有關(guān)計算或判斷 (2)利用平均速度法求瞬時速度 (3)利用x=aT2(或逐差法)求a (4)利用v-t圖像求a 研究 平拋 運動 軌跡描繪法 分析運動 取點分析法 y2-y1=gT2 x=v0T 2.探究性實驗探究性實驗 實驗 名稱 實驗原理實驗裝置數(shù)據(jù)處理方法 探究 彈力 和彈 簧伸 長的 關(guān)系 F=kx 圖像法 探究

24、 動能 定理 W=mv2 圖像法 探究 單擺 運動 T=2 g= 圖像法:g=42k 1 2 L g 2 2 4 T L 3.驗證性實驗驗證性實驗 例例2一名同學(xué)用圖示裝置做“測定彈簧的勁度系數(shù)”的實驗。 以下是這位同學(xué)根據(jù)自己的設(shè)想擬定的實驗步驟,請按合理的操作順 序?qū)⒉襟E的序號寫在橫線上 。 A.以彈簧長度l為橫坐標(biāo),以鉤碼質(zhì)量m為縱坐標(biāo),標(biāo)出各組數(shù)據(jù)(l,m)對 應(yīng)的點,并用平滑的曲線連接起來; B.記下彈簧下端不掛鉤碼時,其下端A處指針?biāo)鶎潭瘸呱系目潭萳0; C.將鐵架臺固定于桌子上,將彈簧的一端系于橫梁上,在彈簧附近豎直 固定一把刻度尺; D.依次在彈簧下端掛上1個、2個、3個鉤碼

25、,待鉤碼靜止后,讀出彈 簧下端指針指示的刻度記錄在表格內(nèi),然后取下鉤碼; E.由圖像找出m-l間的函數(shù)關(guān)系,進一步寫出彈力與彈簧長度之間的關(guān) 系式(重力加速度取g=10 m/s2);求出彈簧的勁度系數(shù)。 圖為根據(jù)實驗測得數(shù)據(jù)標(biāo)出的對應(yīng)點,請作出鉤碼質(zhì)量m與彈簧長度l 之間的關(guān)系圖線。 寫出彈簧彈力F和彈簧長度l之間關(guān)系的函數(shù)表達式: 。 此實驗得到的結(jié)論是:此彈簧的勁度系數(shù)k= N/m。 (計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 如果將指針分別固定在圖示A點上方的B處和A點下方的C處,作出鉤 碼質(zhì)量m和指針?biāo)鶎潭萳的關(guān)系圖像,由圖像進一步得出的彈簧的勁度 系數(shù)kB、kC。kB、kC與k相比,可能是 。(

26、請將正確選 項的字母填在橫線處) A.kB大于k B.kB等于k C.kC小于k D.kC等于k 解析解析m-l圖線的斜率k1.25 kg/m,彈簧的勁度系數(shù)k=kg,則彈簧彈 力和長度l的關(guān)系F=gk(l-l0) l0=1510-2 m,所以F=12.5(l-0.15) k=kg=1.2510 N/m=12.5 N/m 指針固定在B處,測量彈簧伸長量時偏小,由F=kl可知,k偏大,A正確, 指針固定在C處,不影響彈簧伸長量的測量,k值不變,D正確。 答案答案CBDAE 如圖所示 F=12.5(l-0.15) AD 12.5 例例3利用如圖1所示的裝置做“驗證牛頓第二定律”的實驗。 圖 1 除

27、了圖中所給的器材以及交流電源和導(dǎo)線外,在下列器材中,還必須 使用的兩種器材是 。 A.停表 B.天平(含砝碼) C.彈簧測力計 D.刻度尺 甲同學(xué)實驗時這樣平衡摩擦力。按圖1裝置把實驗器材安裝好,先不 掛重物,將小車放在木板上,后面固定一條紙帶,紙帶穿過打點計時器。 用墊塊把木板一端墊高,接通打點計時器,讓小車以一定初速度沿木板 向下運動,并不斷調(diào)節(jié)木板的傾斜度,直到小車拖動紙帶沿木板做 運動。 甲同學(xué)利用v-t圖像求出每條紙帶對應(yīng)的加速度。他在處理其中一條 紙帶時,求出每個計數(shù)點對應(yīng)的速度,并將各點的速度都標(biāo)在了如圖2所 示的坐標(biāo)系中。請在坐標(biāo)系中作出小車運動的v-t圖像,并利用圖像求 出小

28、車此次運動的加速度a= m/s2。 圖2 乙同學(xué)在驗證小車加速度a與所受拉力F的關(guān)系時,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)作 出的a-F圖像如圖3所示。發(fā)現(xiàn)圖線不過原點,原因可能是 。 圖3 A.木板一端墊得過高B.木板一端墊得過低 C.盤和砝碼的總質(zhì)量太大了D.盤和砝碼的總質(zhì)量太小了 丙同學(xué)作出的a-F圖像如圖4所示。發(fā)現(xiàn)圖線有一段是曲線,他認為這 是系統(tǒng)誤差造成的。他將實驗方法做了如下改進:他先將一些砝碼放在 小車上;之后每次從小車上取下一些砝碼移到牽引小車的盤上;重復(fù)多 次實驗,直到將砝碼全部移到盤中;根據(jù)測得的數(shù)據(jù),繪制出小車加速度a 隨著盤和盤中的砝碼所受重力F變化的關(guān)系圖線,得到的是一條過原點 的直線。

29、已知盤和所有砝碼的總質(zhì)量為m,小車的質(zhì)量為M。請你分析 說明圖線為直線的原因,并說明圖線斜率的物理意義。 圖4 解析解析天平測盤和砝碼及小車質(zhì)量,刻度尺測計數(shù)點間的長度。 平衡摩擦力使小車做勻速直線運動。 畫直線使盡可能多的點在線上,個別偏離直線較遠的點舍去,求斜 率。 由圖知當(dāng)外力F=0時,車有加速度,說明平衡摩擦力過當(dāng)。 由mg=(M+m)a知M+m不變,a=,a-F圖線為直線,其斜率為 ,斜率不變。 mg Mm F mM 1 Mm 答案答案BD勻速直線如圖所示0.951.05A見解析 考點二電學(xué)實驗考點二電學(xué)實驗 考向基礎(chǔ)考向基礎(chǔ) 一、測定金屬的電阻率一、測定金屬的電阻率 實驗原理 用毫

30、米刻度尺測一段金屬絲導(dǎo)線的長度L,用螺旋測微器測導(dǎo)線的直徑 d,用伏安法測導(dǎo)線的電阻R,由R=,得=。 L S RS L 2 4 d R L 實驗步驟 1.用螺旋測微器在金屬絲的三個不同位置上各測一次,取直徑d的平均 值,然后計算出金屬絲的橫截面積S。 2.將金屬絲兩端固定在接線柱上懸空掛直,用毫米刻度尺測量接入電路 的金屬絲長度(即有效長度),反復(fù)測量三次,求出平均值L。 3.依照圖示連好電路,并把滑動變阻器的阻值調(diào)至最大。 4.實驗時,讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的I和U的值,記入記錄表格 內(nèi),斷開開關(guān)S,求出電阻R的平均值。 5.將測得的R、L、d值,代入電阻率計算公式=中,計算出金 屬

31、絲的電阻率。 RS L 2 4 d R L 注意事項 1.本實驗中被測金屬絲的電阻值較小,為了減小實驗的系統(tǒng)誤差,必須采 用電流表外接法。 2.測量被測金屬絲的有效長度,是指測量待測金屬絲接入電路的兩個端 點之間的長度。 3.在用伏安法測電阻時,通過待測金屬絲的電流I應(yīng)從小到大變化且不 宜過大(電流表用00.6 A量程),通電時間不宜過長,以免金屬絲的溫度 過高,造成其電阻率在實驗過程中增大。 4.求R的平均值可用兩種方法:第一種是算出各次的測量值,再取平均值, 第二種是用U-I圖像(圖線)的斜率來求出。 誤差分析誤差來源 1.直徑的測量。 2.長度的測量。 3.測量電路中電流表及電壓表對電阻

32、測量的影響。 4.通電電流的大小不同,通電時間的長短不同,致使金屬絲發(fā)熱而溫度不 同,電阻率隨之變化。 由于本實驗采用電流表外接法,所以R測R真,由=,可 知測真。 RS L 二、描繪小燈泡的伏安特性曲線二、描繪小燈泡的伏安特性曲線 實驗原理 在純電阻電路中,電阻兩端的電壓與通過電阻的電流是線性關(guān)系,但在 實際電路中,由于各種因素的影響,I-U圖像不再是一條直線。讀出若干 組通過小燈泡的電流I和其兩端的電壓U的值,然后在坐標(biāo)紙上以I為縱 軸,以U為橫軸畫出I-U曲線。 實驗步驟 1.適當(dāng)選擇電流表、電壓表的量程,采用電流表外接法,按圖中所示的電 路原理圖連接好實驗電路。 2.改變滑動變阻器滑片

33、的位置,讀出幾組相應(yīng)的電流表和電壓表的示數(shù) I和U的值,記入記錄表格內(nèi),斷開開關(guān)S。 3.在坐標(biāo)紙上建立一個直角坐標(biāo)系,縱軸表示電流I,橫軸表示電壓U,將 所測數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點,用平滑曲線將各數(shù)據(jù)點連接起來,便得到伏 安特性曲線。 注意事項 1.因本實驗要作出I-U圖線,要求測出幾組包括零在內(nèi)的電流、電壓值, 所以變阻器要采用分壓接法。 2.本實驗中,因被測小燈泡電阻較小,所以實驗電路必須采用電流表外接 法。 3.開關(guān)閉合前滑動變阻器滑片移到分壓為零的一端。 三、測定電源的電動勢和內(nèi)阻三、測定電源的電動勢和內(nèi)阻 實驗原理 如圖所示,改變R的阻值,從電壓表和電流表中讀出幾組U、I值,利用閉 合

34、電路歐姆定律U=E-Ir求出幾組E、r值,最后分別算出它們的平均值。 用作圖法來處理數(shù)據(jù):即在坐標(biāo)紙上以I為橫坐標(biāo)、U為縱坐標(biāo),用測出 的幾組I、U值畫出U-I圖像。如圖所示,所得直線跟縱軸的交點即電動 勢的值,圖線斜率的絕對值即內(nèi)阻r的值。 實驗步驟 1.電流表用0.6 A量程,電壓表用3 V量程,按實驗電路圖連接好電路。 2.把滑動變阻器的滑片移到使阻值最大的一端。 3.閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電流表有明顯示數(shù),記錄一組數(shù)據(jù) (I、U),用同樣方法測量幾組I、U值,記錄在自己設(shè)計的表格中。 4.斷開開關(guān),整理好器材。 5.處理數(shù)據(jù),用公式法和作圖法兩種方法求出電動勢和內(nèi)阻的值。 注意事

35、項 1.為了使電池的路端電壓變化明顯,電池的內(nèi)阻宜大些(選用已使用過 一段時間的干電池)。 2.畫出U-I圖像,要使較多的點落在這條直線上,不在直線上的點均勻分 布在直線的兩側(cè),個別偏離直線太遠的點可舍去不考慮。這樣,就可減 小偶然誤差,提高精確度。 3.計算內(nèi)阻時,要在直線上任取兩個相距較遠的點,用r=計算出電 源的內(nèi)阻r。 | | U I 誤差分析 測量電路存在系統(tǒng)誤差,未考慮電壓表的分流,使得電流的測量值小于 真實值,則電動勢的測量值小于真實值,內(nèi)阻的測量值小于真實值。 四、練習(xí)使用多用電表四、練習(xí)使用多用電表 實驗原理 1.測電阻的依據(jù)是閉合電路歐姆定律;測電流和電壓的依據(jù)是串聯(lián)和并

36、聯(lián)的特點及部分電路歐姆定律。 2.二極管的特性是單向?qū)щ娦?當(dāng)二極管加上一定的反向電壓時,它的電 阻值變得很大,就像斷開的開關(guān)一樣。 實驗步驟 1.多用電表的使用 (1)觀察多用電表,認識多用電表的表盤、選擇開關(guān)及其量程。 (2)測量前,檢查表頭的機械零點,正常情況下表針應(yīng)停在左端零刻線上, 否則要用小螺絲刀輕輕轉(zhuǎn)動表盤下邊中間部位的調(diào)零螺絲,使表針指 零。 (3)測量時,把選擇開關(guān)旋到相應(yīng)的測量項目上。 使用電壓擋時,應(yīng)使多用電表同用電器并聯(lián)。測量直流電壓時,還要讓 紅表筆接在用電器電勢較高的一端。使用電流擋時,要使多用電表與用 電器串聯(lián),且要讓電流從紅表筆流入,從黑表筆流出。 2.用多用電

37、表探測黑箱內(nèi)的元件用多用電表探測黑箱內(nèi)的元件 (1)了解二極管的導(dǎo)電特性。 (2)將多用電表的選擇開關(guān)置于直流電壓擋,將兩表筆分別與黑箱上的 任意兩接線點連接,判斷黑箱內(nèi)有無電源。 (3)將多用電表的選擇開關(guān)置于歐姆擋,將兩表筆分別與黑箱上的任意 兩接線點連接,讀出表的示數(shù)。將表筆反接后,根據(jù)表的示數(shù)是否變化 來判斷黑箱中是否有二極管。 注意事項 1.使用多用電表前,應(yīng)觀察指針是否指在左端的零刻線上,若有偏差,應(yīng) 用螺絲刀調(diào)節(jié)多用電表中間的調(diào)零螺絲,使多用電表的指針指在左端的 零刻線處。 2.測電阻時,待測電阻要跟別的元件和電源斷開,不能用手接觸表筆的金 屬桿。 3.合理選擇歐姆擋的量程,使指

38、針盡量指在表盤中央位置附近。 4.換用歐姆擋的另一倍率時,一定要重新進行歐姆調(diào)零,才能進行測量。 5.歐姆擋讀數(shù)時,應(yīng)將表針?biāo)甘緮?shù)乘選擇開關(guān)所指的倍率。 6.測量完畢時,要把表筆從測試孔中拔出,選擇開關(guān)應(yīng)置于交流電壓最高 擋或OFF擋,若長期不用時,還應(yīng)把電池取出。 考向突破考向突破 考向一基本器材的使用考向一基本器材的使用 1.游標(biāo)卡尺和螺旋測微器的讀數(shù)方法游標(biāo)卡尺和螺旋測微器的讀數(shù)方法 (1)游標(biāo)卡尺的讀數(shù) (2)螺旋測微器的讀數(shù) 測量值=固定刻度整毫米數(shù)+半毫米數(shù)+可動刻度讀數(shù)(含估讀)0.01 mm。 說明:若半毫米刻線未露出,則不加半毫米數(shù)。 2.電流表和電壓表的使用方法和讀數(shù)規(guī)則

39、電流表和電壓表的使用方法和讀數(shù)規(guī)則 電流表和電壓表是分別用來測量電流和電壓的儀器。電流表常用的有 0.6 A和3 A兩種量程,而電壓表常用的有3 V和15 V兩種量程。使用方 法和注意事項如下: (1)選擇適當(dāng)?shù)牧砍獭８鶕?jù)被測電流或電壓值的大小選擇量程,使指針 偏轉(zhuǎn)超過滿偏的2/3,至少也要超過1/3。如果量程選擇太大,指針偏轉(zhuǎn)太 小,會造成較大的測量誤差。 (2)正確接入電路。電流表應(yīng)串聯(lián)在被測電路中,電壓表應(yīng)并聯(lián)在被測 電路中,兩種表都應(yīng)使電流從“+”接線柱流入,從“-”接線柱流出。 (3)正確讀數(shù)。讀數(shù)時應(yīng)使視線垂直于刻度盤面。學(xué)生實驗用電表的3 V和3 A量程要估讀到分度值的1/10,

40、15 V量程估讀到分度值的1/5,0.6 A 量程估讀到分度值的1/2。電表讀數(shù)時,務(wù)必看清每大格及每小格所表 示的數(shù)值。 (4)注意內(nèi)阻影響,電流表和電壓表接入電路后一方面作為儀器使用,一 方面又是接入被測電路中的一個電阻。實驗中沒有特別要求時,一般不 考慮它們的內(nèi)阻對電路的影響,但在有些測量中,不能忽視,如伏安法測 電阻等。 3.滑動變阻器的兩種連接方法滑動變阻器的兩種連接方法 例例4某實驗小組在“測定金屬電阻率”的實驗過程中,正確操作獲得 金屬絲的直徑以及電流表、電壓表的讀數(shù)如圖所示,則它們的讀數(shù)依次 是 mm、 A、 V。 解析解析螺旋測微器的固定刻度讀數(shù)為0.5 mm,可動刻度讀數(shù)為

41、49.90.0 1 mm=0.499 mm,金屬絲直徑為0.5 mm+0.499 mm=0.999 mm。電流表 讀數(shù)為0.42 A,電壓表讀數(shù)為2.23 V。 答案答案0.9981.0000.422.222.24 例例5圖為“測繪小燈泡伏安特性曲線”實驗的實物電路圖,已知小燈 泡額定電壓為2.5 V。 (1)完成下列實驗步驟: 閉合開關(guān)前,調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片, ; 閉合開關(guān)后,逐漸移動變阻器的滑片, ; 斷開開關(guān)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在方格紙上作出小燈泡燈絲的伏安特性 曲線。 (2)在虛線框中畫出與實物電路相對應(yīng)的電路圖。 解析解析(1)在分壓電路中為了保護燈泡所在支路,開關(guān)閉合前,滑動變 阻器與燈

42、泡所在支路并聯(lián)部分的電阻為零,因此滑片應(yīng)靠近左端。 必須測多組數(shù)據(jù),并且使小燈泡兩端電壓達到額定電壓,才能測繪小 燈泡的伏安特性曲線。 (2)見答案圖。 答案答案(1)使它靠近變阻器左端的接線柱 增加小燈泡兩端的電壓,記錄電流表和電壓表的多組讀數(shù),直至電壓 達到額定電壓 (2)如圖所示 考向二伏安法測量電阻和描繪小燈泡的伏安特性曲線考向二伏安法測量電阻和描繪小燈泡的伏安特性曲線 1.電流表的內(nèi)外接法電流表的內(nèi)外接法 2.伏安法測電阻的電路選擇方法伏安法測電阻的電路選擇方法 (1)阻值比較法:先將待測電阻的估計值與電壓表、電流表的內(nèi)阻進行 比較,若Rx較小,宜采用電流表外接法;若Rx較大,宜采用

43、電流表內(nèi)接法。 (2)臨界值計算法: Rx 時,用電流表內(nèi)接法。 (3)實驗試探法:按圖接好電路,讓電壓表接線柱P先后與a、b處接觸一 下,如果電壓表的示數(shù)有較大的變化,而電流表的示數(shù)變化不大,則可采 用電流表外接法;如果電流表示數(shù)有較大的變化,而電壓表示數(shù)變化不 大,可采用電流表內(nèi)接法。 VA R R VA R R 3.描繪伏安特性曲線應(yīng)注意的事項描繪伏安特性曲線應(yīng)注意的事項 (1)電流表外接法:本實驗中被測小燈泡燈絲的電阻值較小,因此測量電 路必須采用電流表外接法。 (2)滑動變阻器應(yīng)采用分壓式連接 本實驗要作出I-U圖線,要求測出一組包括零在內(nèi)的電流、電壓值,故控 制電路必須采用分壓接法

44、。 (3)保護元件安全:為保護元件不被燒毀,開關(guān)閉合前變阻器滑片應(yīng)位于 有效阻值為零的一端。加在小燈泡兩端的電壓不要超過其額定電壓。 例例6在“測定金屬的電阻率”的實驗中,金屬絲的阻值約為5 ,某同 學(xué)先用刻度尺測量金屬絲的長度l=50.00 cm,用螺旋測微器測量金屬絲 直徑時,刻度位置如圖1所示,再用伏安法測出金屬絲的電阻,然后根據(jù)電 阻定律計算出該金屬材料的電阻率。 圖1 該電阻絲直徑的測量值d= mm; 實驗中能提供的器材有: A.電壓表V1(量程03 V,內(nèi)阻約3 k) B.電壓表V2(量程015 V,內(nèi)阻約15 k) C.電流表A1(量程03 A,內(nèi)阻約0.01 ) D.電流表A2

45、(量程00.6 A,內(nèi)阻約0.1 ) E.滑動變阻器R1(020 ) F.滑動變阻器R2(0500 ) G.電源E(電動勢為3.0 V)及開關(guān)和導(dǎo)線若干 該同學(xué)從以上器材中選擇合適的器材連接好電路進行測量,則電壓表應(yīng) 選擇 ,電流表應(yīng)選擇 ,滑動變阻器應(yīng)選擇 (選 填各器材前的字母)。要求在通過金屬絲的電流相同情況下,電源消耗 功率最小,并能較準(zhǔn)確地測出電阻絲的阻值,實驗電路應(yīng)選用圖 。 該同學(xué)建立U-I坐標(biāo)系,如圖2所示,圖中已標(biāo)出了與測量數(shù)據(jù)對應(yīng)的 五個坐標(biāo)點,還有一次測量的電壓表和電流表示數(shù)如圖3所示,請根據(jù)測 量數(shù)據(jù)將坐標(biāo)點補全,并描繪出U-I圖線。由圖線數(shù)據(jù)可計算出金屬絲 的電阻為

46、(保留兩位有效數(shù)字)。設(shè)被測金屬絲電阻為R,則 該金屬材料電阻率的表達式是 (用題目給出的物理量符號表 示)。 圖2 圖3 實驗中使用的電流表內(nèi)阻為RA,電壓表內(nèi)阻為RV,若考慮電流表和電 壓表內(nèi)阻的影響,圖2U-I圖像中圖線斜率k與該金屬材料的電阻率的關(guān) 系是k= (用題目給出的物理量符號表示)。 解析解析固定刻度讀數(shù)為0 mm,可動刻度讀數(shù)為23.30.01 mm=0.233 mm。 電源電動勢為3 V,電路中電流最大值約為I=0.6 A,所以選擇電壓 表V1、電流表A2。為了便于調(diào)節(jié),滑動變阻器選擇R1。由于,所 以電流表采用外接法。 滑動變阻器采用限流式接法電源消耗功率小;電流表采用外

47、接法能較準(zhǔn) 確地測出電阻絲的阻值,故實驗電路選圖丁。 由U-I圖像斜率求出金屬絲電阻,由=R,S=得出=。 k=,R=,S=,代入得k=。 E R V x R R A x R R l S 2 4 d 2 4 Rd l V U UU RR V V R R RR l S 2 4 d V 2 V 4 4 R l d Rl 答案答案0.233(0.2310.235)ADE丁 如圖所示5.2(5.1 5.5) = 2 4 Rd l V 2 V 4 4 R l d Rl 考向三測量電源的電動勢和內(nèi)電阻考向三測量電源的電動勢和內(nèi)電阻 1.伏安法伏安法 2.一電表一電阻箱法一電表一電阻箱法 例例7用圖甲所示的

48、電路,測定一節(jié)舊干電池的電動勢和內(nèi)阻。除電 池、開關(guān)和導(dǎo)線外,可供使用的實驗器材還有: 甲 雙量程電流表:(量程00.6 A,03 A); 雙量程電壓表:(量程03 V,015 V); 滑動變阻器:R1(阻值范圍020 ,額定電流2 A) R2(阻值范圍01 000 ,額定電流1 A) 為了調(diào)節(jié)方便,測量精度更高,實驗中應(yīng)選用電流表的量程為 A,電壓表的量程為 V,應(yīng)選用滑動變阻器 (填寫滑動 變阻器符號)。 根據(jù)圖甲正確連接圖乙中的實物電路,注意閉合開關(guān)時滑動變阻器的 滑片P應(yīng)處于正確的位置并選擇正確的電表量程進行連線。 乙 通過多次測量并記錄對應(yīng)的電流表示數(shù)I和電壓表示數(shù)U,利用這些 數(shù)據(jù)

49、在圖丙中畫出了U-I圖線。由圖線可以得出此干電池的電動勢E= V,內(nèi)阻r = 。 丙 引起該實驗的系統(tǒng)誤差的主要原因是 。 A.電壓表的分流作用造成電流表讀數(shù)總是比電源實際輸出的電流小 B.電壓表的分流作用造成電流表讀數(shù)總是比電源實際輸出的電流大 C.電流表的分壓作用造成電壓表讀數(shù)總是比路端電壓小 D.電流表的分壓作用造成電壓表讀數(shù)總是比路端電壓大 根據(jù)實驗測得的I、U 數(shù)據(jù),若令y=IU,x=I,則由計算機擬合得出的y-x 圖線應(yīng)是圖丁中的 (選填“a”、“b”或“c”),其余兩條圖 線分別是令y=IE和y=I2r得出的。根據(jù)前面測量得到的電源電動勢和內(nèi) 阻的值,推測圖丁中A點的x、y坐標(biāo)分

50、別為 A、 W(保 留2位有效數(shù)字)。 丁 解析解析1節(jié)舊干電池的電動勢約1.5 V,電壓表用03 V量程更精確。 由圖丙可知電流表通過電流的最大值為0.5 A左右,選用電流表的00.6 A量程更精確。干電池內(nèi)阻1 2 ,選R1能較好地控制電路中電流變化, 而R2阻值太大,不方便控制電路。 由U=E-rI知U-I圖線的縱截距為E,即E=1.45 V,斜率的絕對值表示內(nèi) 阻,r= =1.3 。 電源實際輸出電流等于通過電壓表的電流加上通過電流表的電流,即 電流表讀數(shù)比電源輸出電流小,因此選A。 y=IU=P外=EI-I2r=Ex-rx2,即y-x圖線是開口向下的拋物線,因此選填c。 若y=IE,

51、則y=Ex,即a圖線。 b是y=I2r圖線,即y=I2r=rx2,為開口向上的拋物 |U I 1.450.80 0.50 線的一半。a、b圖線交點滿足EI=I2r,I=x= A=1.1 A,y=EI=1.45 1.1 W=1.6 W。 E r 1.45 1.3 答案答案 00.603 R1如圖所示 1.451.3Ac1.11.6 解題關(guān)鍵解題關(guān)鍵 由U=E-rI知U為路端電壓、I為通過電池內(nèi)阻r上的電 流。進行誤差分析時,我們比較U、I的測量值和真實值的差異,進而分 析出系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因。 圖線問題關(guān)鍵是弄清縱坐標(biāo)表示的物理量隨橫坐標(biāo)表示的物理量變 化的關(guān)系。y=IU表示電源的輸出功率;y=

52、IE表示電源提供的總功率,y=I2 r表示電源由于具有內(nèi)阻而產(chǎn)生的熱功率,而對電源來說,E、r為定值,y= IU可以表示成用E、r、I表示的表達式。A點即圖線a、b交點,圖線a、b 上該點的橫、縱坐標(biāo)分別相同。 考點三熱學(xué)和光學(xué)實驗考點三熱學(xué)和光學(xué)實驗 考向基礎(chǔ)考向基礎(chǔ) 一、油膜法估測分子的直徑一、油膜法估測分子的直徑 實驗原理實驗原理 實驗采用使油酸在水面形成一層單分子油膜的方法估測分子的大小。 油酸分子的直徑d=,V是形成油膜的油酸體積,S是油膜的面積。 V S 實驗步驟 1.用稀釋的酒精溶液及清水清洗淺盤; 2.利用容量瓶配制1 500的油酸酒精溶液; 3.用注射器將油酸酒精溶液一滴一滴

53、地滴入量筒中,并記下量筒內(nèi)溶液 體積為VN時滴入的滴數(shù)N; 4.計算出每滴油酸酒精溶液的體積V0=; 5.向淺盤中倒入約2 cm深的水,并將痱子粉均勻地撒在水面上; 6.用注射器滴一滴油酸酒精溶液在水面上; 7.待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后,將玻璃板放在淺盤上,并將油酸薄膜的形狀 用彩筆畫在玻璃板上; 8.將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上,算出油酸薄膜的面積S; N V N 9.根據(jù)油酸酒精溶液的配制比例,算出一滴溶液中純油酸的體積V,并代 入公式d=算出油酸薄膜的厚度,即分子的直徑。 V S 注意事項 1.油酸酒精溶液配制后不要長時間放置。 2.滴油酸酒精溶液時,注射器的針頭高出水面的高度應(yīng)

54、在1 cm之內(nèi)。 3.油酸在水面擴散后又收縮,要在穩(wěn)定后再畫輪廓。 二、插針法測定玻璃磚折射率二、插針法測定玻璃磚折射率 實驗原理 如圖所示,當(dāng)光線AO以一定入射角穿過兩面平行的玻璃磚時,通過插針 法找出跟入射光線AO對應(yīng)的出射光線OB,從而求出折射光線OO和折 射角r,再根據(jù)n= sin i/ sin r算出玻璃的折射率。 實驗步驟 1.把白紙鋪在木板上。 2.在白紙上畫一直線aa作為界面,過aa上的一點O畫出界面的法線NN, 并畫一條線段AO作為入射光線。 3.把長方形玻璃磚放在白紙上,并使其長邊與aa重合,再用直尺畫出玻 璃磚的另一邊bb。 4.在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2

55、。 5.從玻璃磚bb一側(cè)透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像,調(diào)整視線的方向 直到P1的像被P2的像擋住。再在bb一側(cè)插上兩枚大頭針P3、P4,使P3能 擋住P1、P2的像,P4能擋住P1、P2的像及P3本身。 6.移去玻璃磚,在拔掉P1、P2、P3、P4的同時分別記下它們的位置,過P 3、P4作直線OB交bb于O。連接O、O,OO就是玻璃磚內(nèi)折射光線的方 向。AON為入射角,OON為折射角。 7.用量角器量出入射角和折射角的度數(shù)。查出它們的正弦值,并把這些 數(shù)據(jù)記錄在表格里。 8.用上述方法分別求出入射角是15、30、45、60和75時的折射角, 查出入射角和折射角的正弦值,記錄在表格里。 9

56、.算出不同入射角時 sin i/sin r的值,比較一下,看它們是否接近一個常 數(shù)。求出幾次實驗測得的 sin i/sin r的平均值,就是這塊玻璃磚的折射 率。 注意事項 1.輕拿輕放玻璃磚,手只能接觸玻璃磚的毛面或棱,不能觸摸光潔的光學(xué) 面。嚴禁把玻璃磚當(dāng)直尺用。 2.實驗過程中,玻璃磚在紙面上的位置放好后就不能再移動。 3.大頭針P1與P2、P3與P4的間距要適當(dāng)大些,以減小確定光路方向時出 現(xiàn)的誤差。 4.實驗時入射角不能太小(接近零度),否則會使測量誤差加大;也不能太 大(接近90),否則會不易觀察到P1、P2的像。入射角一般在3060之 間。 5.本實驗中如果采用的玻璃磚兩個界面不

57、平行,不影響實驗測定,因此可 采用三棱鏡、半圓形玻璃磚等,只是出射光和入射光不平行,但一樣能 測出其折射率。 三、雙縫干涉測光的波長三、雙縫干涉測光的波長 實驗原理 據(jù)雙縫干涉條紋間距x=得,波長=x。已知雙縫間距d,再測出雙 縫到屏的距離L和條紋間距x,就可以求得光波的波長。 L d d L 實驗步驟 1.將光源和遮光筒安裝在光具座上,調(diào)整光源的位置,使光源發(fā)出的光能 平行地進入遮光筒并照亮光屏。 2.放置單縫和雙縫,使縫相互平行,調(diào)整各部件的間距,觀察白光的雙縫 干涉圖樣。 3.在光源和單縫間放置濾光片,使單一顏色的光通過后觀察單色光的雙 縫干涉圖樣。 4.用米尺測出雙縫到光屏的距離L,用

58、測量頭測出相鄰的兩條亮(或暗)條 紋間的距離x。 5.利用表達式=x,求單色光的波長。 6.換用不同顏色的濾光片,觀察干涉圖樣的異同,并求出相應(yīng)的波長。 d L 注意事項 1.放置單縫和雙縫時,必須使縫平行,并且雙縫和單縫間的距離約為51 0 cm。 2.要保證光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒和光屏的中心在同一條 軸線上。 3.測量頭的中心刻線要對應(yīng)著亮(或暗)條紋的中心。 4.為減小實驗誤差,先測出n條亮(或暗)條紋中心間的距離a,則相鄰兩條 亮(或暗)條紋間的距離x=。 1 a n 油酸分子直徑:d= V S 考向突破考向突破 考向一油膜法估測分子直徑考向一油膜法估測分子直徑 例例8利用“

59、油膜法估測分子直徑”實驗體現(xiàn)了構(gòu)建分子模型的物理 思想,也體現(xiàn)了通過對宏觀量的測量來實現(xiàn)對微觀量的間接測量方法。 某同學(xué)的操作步驟如下: A.取一定量的無水酒精和油酸,制成一定濃度的油酸酒精溶液; B.在量筒中滴入一滴該溶液,測出它的體積; C.在蒸發(fā)皿內(nèi)盛一定量的水,再滴入一滴油酸酒精溶液,待其散開穩(wěn)定; D.在蒸發(fā)皿上覆蓋帶方格的透明玻璃板,描出油膜形狀,算出油膜的面 積。 該同學(xué)的上述實驗步驟中有問題的是 (填字母代號)。 若該同學(xué)計算出滴在水面上油酸酒精溶液中油酸的體積為V,測得單 分子油膜的面積為S,則油酸分子的直徑D= 。 解析解析應(yīng)采用測量一定滴數(shù)溶液體積的方法間接測量一滴溶液的

60、體 積,故B項錯誤;向蒸發(fā)皿滴入油酸酒精溶液前,需在水面上撒上一薄層 痱子粉,故C項錯誤。 認為油酸分子緊密排列,由柱體體積公式可知D=。 V S 答案答案BCV/S 考向二插針法測量玻璃磚折射率考向二插針法測量玻璃磚折射率 如圖所示,abba為兩面平行的玻璃磚,光線的入射角為1,折射角為2,根 據(jù)n= 可以計算出玻璃的折射率。 1 2 sin sin 例例92015北京理綜,21(1),3分“測定玻璃的折射率”的實驗中,在白 紙上放好玻璃磚,aa和bb分別是玻璃磚與空氣的兩個界面,如圖所示。 在玻璃磚的一側(cè)插上兩枚大頭針P1和P2,用“+”表示大頭針的位置,然 后在另一側(cè)透過玻璃磚觀察,并依