高考物理大二轮总复习与增分策略 题型研究7 加试实验（二）课件.ppt

题型研究7加试实验 二 1 实验原理 2 实验器材单摆 游标卡尺 毫米刻度尺 停表 3 实验步骤 1 做单摆 取约1m长的细丝线穿过带中心孔的小钢球 并打一个比小孔大一些的结 然后把线的另一端用铁夹固定在铁架台上 让摆球自然下垂 如图1所示 图1 2 测摆长 用毫米刻度尺量出摆线长l 精确到毫米 用游标卡尺测出小球直径d 则单摆的摆长l l 3 测周期 将单摆从平衡位置拉开一个角度 小于5 然后释放摆球 记下单摆摆动30 50次的总时间 算出平均每摆动一次的时间 即为单摆的振动周期 4 改变摆长 重做几次实验 5 数据处理的两种方法方法一 计算法 方法二 图象法 图2 4 注意事项 1 悬线顶端不能晃动 需用夹子夹住 保证悬点固定 2 单摆必须在同一平面内摆动 且偏角小于5 3 选择在摆球摆到平衡位置处开始计时 并数准全振动的次数 4 小球自然下垂时 用毫米刻度尺量出悬线长l 用游标卡尺测量小球的直径 然后算出摆球的半径r 则摆长l l r 5 选用一米左右的细线 例1实验小组的同学做 用单摆测重力加速度 的实验 1 实验前他们根据单摆周期公式导出了重力加速度的表达式g 其中l表示摆长 t表示周期 对于此式的理解 四位同学说出了自己的观点 同学甲 t一定时 g与l成正比 同学乙 l一定时 g与t2成反比 同学丙 l变化时 t2是不变的 同学丁 l变化时 l与t2的比值是定值 其中观点正确的是同学 选填 甲 乙 丙 或 丁 解析答案 解析由于重力加速度g是确定的 故丁同学理解正确 丁 2 实验室有如下器材可供选用 a 长约1m的细线b 长约1m的橡皮绳c 直径约2cm的均匀铁球d 直径约5cm的均匀木球e 停表f 时钟g 分度值为1mm的米尺实验小组的同学选用了分度值为1mm的米尺 他们还需要从上述器材中选择 填写器材前面的字母 解析答案 ace 解析根据实验原理g 应测量l和t 故选a c e 3 他们将符合实验要求的单摆悬挂在铁架台上 将其上端固定 下端自由下垂 如图3所示 用米尺测量悬点到 之间的距离记为单摆的摆长l 解析答案 图3 解析摆长是指悬点到球心的距离 不是摆线长 小球球心 4 在小球平稳摆动后 他们记录小球完成n次全振动的总时间t 则单摆的周期t 解析答案 解析nt t 5 如果实验得到的结果是g 10 29m s2 比当地的重力加速度值大 分析可能是哪些不当的实际操作造成这种结果 并写出其中一种 解析答案 解析由g 知可能是l测量偏大 或t测量偏小 可能是振动次数n计多了 可能是测量摆长时从悬点量到了小球底部 其他答案合理也给分 变式题组 解析答案 1 下表是用单摆测定重力加速度实验中获得的有关数据 1 利用上述数据 在图4的坐标系中描绘出l t2图象 图4 l t2图象如图所示 答案见解析图 解析答案 2 利用图象 取t2 4 2s2时 l m 重力加速度g m s2 结果保留三位有效数字 解析t2 4 2s2时 从图中可读出其摆长l 1 05m 1 05 9 86 1 实验原理用插针法找出与入射光线ao对应的出射光线o b 确定出o 点 画出折射光线oo 然后测量出角 1和 2 代入公式计算玻璃的折射率 2 实验器材白纸 图钉 大头针 直尺 铅笔 量角器 平木板 长方形玻璃砖 3 实验过程 1 铺白纸 画线 如图5所示 将白纸用图钉按在平木板上 先在白纸上画出一条直线aa 作为界面 过aa 上的一点o画出界面的法线mn 并画一条线段ao作为入射光线 图5 把玻璃砖平放在白纸上 使它的长边跟aa 对齐 画出玻璃砖的另一条长边bb 2 插针与测量 在线段ao上竖直地插上两枚大头针p1 p2 透过玻璃砖观察大头针p1 p2的像 调整视线的方向 直到p1的像被p2的像挡住 再在观察的这一侧依次插两枚大头针p3 p4 使p3挡住p1 p2的像 p4挡住p1 p2的像及p3 记下p3 p4的位置 移去玻璃砖 连接p3 p4并延长交bb 于o 连接oo 即为折射光线 入射角 1 aom 折射角 2 o on 用量角器测出入射角和折射角 查出它们的正弦值 将数据填入表格中 改变入射角 1 重复实验步骤 列表记录相关测量数据 4 数据处理 5 注意事项 1 玻璃砖应选用厚度 宽度较大的 2 大头针要插得竖直 且间隔要大些 3 入射角不宜过大或过小 一般在15 75 之间 4 玻璃砖的折射面要画准 不能用玻璃砖界面代替直尺画界线 5 实验过程中 玻璃砖和白纸的相对位置不能改变 例2某同学利用 插针法 测定玻璃的折射率 所用的玻璃砖两面平行 正确操作后 作出的光路图及测出的相关角度如图6所示 图6 1 此玻璃的折射率计算式为n 用图中的 1 2表示 解析答案 解析光线由空气射入玻璃的入射角i 90 1 折射角r 90 2 2 如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择 为了减小误差 应选用宽度 填 大 或 小 的玻璃砖来测量 解析答案 解析根据平行玻璃砖对光线的影响可知 玻璃砖宽度越大 侧移量越大 折射角的测量误差越小 大 变式题组 2 如图7所示 某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率 在平铺的白纸上垂直纸面插上大头针p1 p2确定入射光线 并让入射光线过圆心o 在玻璃砖 图中实线部分 另一侧垂直纸面插大头针p3 使p3挡住p1 p2的像 连接op3 图中mn为分界面 虚线半圆与玻璃砖对称 b c分别是入射光线 折射光线与圆的交点 ab cd均垂直于法线并分别交法线于a d点 图7 1 设ab的长度为l1 ao的长度为l2 cd的长度为l3 do的长度为l4 为较方便地表示出玻璃砖的折射率 需用刻度尺测量 则玻璃砖的折射率可表示为 解析答案 解析设圆形玻璃砖的半径是r 即需要测量l1和l3 l1和l3 解析答案 2 该同学在插大头针p3前不小心将玻璃砖以o为圆心顺时针转过一小角度 由此测得玻璃砖的折射率将 填 偏大 偏小 或 不变 解析p3顺时针转过一小角度 相当于减小l3 折射率n将偏大 偏大 1 实验原理相邻两条亮条纹间距 x与入射光波长 双缝s1 s2的间距d及双缝与屏的距离l满足的关系式为 x 2 实验器材双缝干涉仪 光具座 光源 学生电源 导线 滤光片 单缝 双缝 遮光筒 毛玻璃屏 测量头 刻度尺 3 实验步骤 1 安装仪器 如图8所示 图8 将光源 遮光筒 毛玻璃屏依次安放在光具座上 接好光源 打开开关 使白炽灯正常发光 调节各部件的高度 使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏 安装单缝和双缝 中心位于遮光筒的轴线上 使双缝和单缝的缝平行 2 观察与记录 调单缝与双缝间距为5 10cm时 观察白光的干涉条纹 在单缝和光源间放上滤光片 观察单色光的干涉条纹 调节测量头 使分划板中心刻度线对齐第1条亮条纹的中心 记下手轮上的读数a1 转动手轮 使分划板向一侧移动 当分划板中心刻度线与第n条相邻的亮条纹中心对齐时 记下手轮上的刻度数a2 则相邻两条亮条纹间的距离 x 换用不同的滤光片 测量其他色光的波长 3 数据处理 用刻度尺测量出双缝到光屏间的距离l 由公式 x计算波长 重复测量 计算 求出波长的平均值 4 注意事项 1 调节双缝干涉仪时 要注意调节光源的高度 使它发出的一束光能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮 2 放置单缝和双缝时 缝要相互平行 中心大致位于遮光筒的轴线上 3 调节测量头时 应使分划板中心刻线和条纹的中心对齐 记清此时手轮上的读数 转动测量头 使分划板中心刻线和另一条纹的中心对齐 记下此时手轮上的读数 两次读数之差就表示这两个条纹间的距离 4 不要直接测 x 要测几个条纹的间距 计算得 x 这样可以减小误差 5 白光的干涉观察到的是彩色条纹 其中白色在中央 红色在最外边 例3 2016 4月浙江选考 21 在 用双缝干涉测量光的波长 实验中 选用红色滤光片和间距为0 20mm的双缝 双缝与屏的距离为600mm 某同学正确操作后 在目镜中看到如图9甲所示的干涉条纹 换成紫色滤光片正确操作后 使测量头分划板刻线与第k级暗条纹中心对齐 在目镜中观测到的是图乙中的 填字母 此时测量头的读数为25 70mm 沿同一方向继续移动测量头使分划板刻线与第k 5级暗条纹中心对齐 此时测量头标尺如图丙所示 其读数是 mm 紫光的波长等于 nm 图9 d 19 40 420 答案 解析 解析换成紫色滤光片后 光的波长变小 条纹间距变小 b错 条纹方向不变 c错 分划板中心刻线的位置是不变的 a错 d对 游标尺的读数为19mm 8 0 05mm 19 40mm 根据波长计算公式 可得 420nm 3 现有毛玻璃屏a 双缝b 白光光源c 单缝d和透红光的滤光片e等光学元件 要把它们放在如图10所示的光具座上组装成双缝干涉装置 用以测量红光的波长 图10 1 将白光光源c放在光具座最左端 依次放置其他光学元件 由左到右 表示各光学元件的字母排列顺序应为c a 答案 解析 e d b 变式题组 解析滤光片e可以从白光中选出单色红光 单缝d是获取线光源 双缝b是获得相干光源 最后成像在毛玻璃屏a上 所以排列顺序为 c e d b a 2 本实验的步骤有 取下遮光筒左侧的元件 调节光源高度 使光束能沿遮光筒的轴线把屏照亮 按合理的顺序在光具座上放置各光学元件 并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上 用刻度尺测量双缝到屏的距离 用测量头 其读数方法同螺旋测微器 测量数条亮条纹间的距离 在操作步骤 时还应注意 和 放置单缝 双缝时 必须使缝平行 单缝 双缝间的距离要适当 要保证光源 滤光片 单缝 双缝和毛玻璃屏 的中心在同一轴线上 答案 解析 解析在操作步骤 时应注意的事项有 放置单缝 双缝时 必须使缝平行 单缝 双缝间的距离要适当 要保证光源 滤光片 单缝 双缝和毛玻璃屏的中心在同一轴线上 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 算出碰撞前的动量p m1v1 m2v2及碰撞后的动量p m1v1 m2v2 看碰撞前后动量是否相等 2 实验器材斜槽 小球 两个 直尺 复写纸 白纸 圆规等 图11 答案 天平 3 实验步骤 1 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 按照如图11所示实验原理图甲安装实验装置 调整 固定斜槽使斜槽末端水平 3 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 不放被撞小球 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小球所有的落点都圈在里面 圆心p就是小球落点的平均位置 如实验原理图乙所示 5 把被撞小球放在斜槽末端 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 6 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 看在误差允许的范围内是否成立 7 整理好实验器材放回原处 8 实验结论 在实验误差允许范围内 碰撞系统的动量守恒 4 数据处理 答案 5 注意事项 1 斜槽末端的切线必须 2 入射小球每次都必须从斜槽的高度由释放 3 选质量较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 答案 水平 同一 静止 大 例4某同学用如图12所示的装置做验证动量守恒定律的实验 先将a球从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下 在水平地面上的记录纸上留下压痕 重复10次 再把同样大小的b球放在斜槽轨道末端水平段的最右端上 让a球仍从固定点由静止开始滚下 和b球相碰后 两球分别落在记录纸的不同位置处 重复10次 图12 1 本实验必须测量的物理量有 a 斜槽轨道末端距水平地面的高度hb 小球a b的质量ma mbc 小球a b的半径rd 小球a b离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间t f a球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h 解析 解析b点是不发生碰撞时a球的落地点 a点是发生碰撞后a球的落地点 c点是碰后b球的落地点 设小球a运动到轨道末端时的速度大小为vb 与球b发生碰撞后的瞬时速度大小为va 碰后b球的速度大小为vc 本实验就是要验证关系式mavb mava mbvc是否成立 因为小球做平抛运动的高度相同 下落时间相同 它们在水平方向上位移与水平方向上的速度成正比 解析答案 2 放上被碰小球b 两球 ma mb 相碰后 小球a b的落地点依次是图中水平面上的 点和 点 解析两球碰撞后 a球在水平方向上的分速度较小 下落时间相同时 落地时的水平位移也较小 所以小球a b的落地点依次是图中水平面上的a点和c点 a c 解析答案 3 某同学在做实验时 测量了过程中的各个物理量 利用上述数据验证碰撞中的动量守恒 那么判断的依据是看 和 在误差允许范围内是否相等 变式题组 4 如图13所示为实验室中验证动量守恒的实验装置示意图 图13 1 若入射小球质量为m1 半径为r1 被碰小球质量为m2 半径为r2 则 a m1 m2 r1 r2b m1 m2 r1 r2c m1 m2 r1 r2d m1 m2 r1 r2 解析 解析在小球碰撞过程中 对水平方向用动量守恒定律有 m1v0 m1v1 m2v2在碰撞过程中 碰后入射小球的速度方向保持不变 就要求m1 m2 为了使两球发生正碰 两小球的半径要相同 即r1 r2 故选c 2