高考综合复习——实验

1、一实验：研究匀变速直线运动知识要点梳理实验目的1练习使用打点计时器，学会用打上点的纸带研究物体的运动。2掌握判断物体是否作匀变速运动的方法。3测定匀变速直线运动的加速度。4能利用“逐差法”求加速度。实验器材打点计时器、纸带、复写纸片、低压交流电源、小车、细绳、一端附有滑轮的长木板、刻度尺、钩码、开关及导线实验原理1由纸带判断物体做匀变速运动的方法如图所示，0、1、2、.为时间间隔相等的各计数点，为相邻两计数点间的距离，若 (常量），即若两连续相等的时间间隔里的位移之差为恒量，则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动。 2由纸带求物体运动加速度的方法（1）用“逐差法”求加速度 即根据 (T为相邻

2、两计数点间的时间间隔）求出 ，再算出平均值即为物体运动的加速度。（2）用图象求加速度 即先根据求出打第n点时纸带的瞬时速度，然后作出图象， 图线的斜率即为物体运动的加速度。实验步骤1按图把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路。2把细绳的一端固定在小车上，跨过滑轮后在另一端挂上适量的钩码，让纸带穿过打点计时器的限位孔后一端固定在小车上，用手拉住小车。3先接通电源，后放开小车，让小车运动，这样打点计时器就在纸带上打下一系列点，取下纸带，更换新纸带，至少重复3次。4选打点清晰的纸带进行研究，舍去开头比较密集的点，确定好计数始点，每

3、隔4个计时点取一个计数点，使时间间隔为T=0.1s。5用毫米刻度尺量出各计数点之间的距离。用逐差法计算加速度的值，最后求其平均值（计算出各计数点对应的瞬时速度，作出图象，求得直线的斜率即为物体运动的加速度）。实验方法攻略数据处理1从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头一些比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个开始点来确定计数点。为了计算方便和减小误差，通常用连续打五个点的时间作为时间单位，即T=0.1 s。2正确使用毫米刻度尺测量每相邻两计数点间的距离，并填入表内，用逐差法求出加速度，最后求其平均值。（请读者自己设计表格）。3也可求出各计数点对应的瞬时速度，作出图象，求直线的斜率，即物体运

4、动的加速度。误差分析由于相邻计数点之间的距离测量有误差而使加速度a的测量结果产生误差；由于交流电源频率不稳定使打点周期T不稳定产生误差。注意事项1细绳尽可能与木板平行，以确保细绳对小车的拉力不变；2开始释放小车时，小车应尽量靠近打点计时器；3小车的加速度应适当大一些，以能在纸带长约50 cm的范围内清楚地取78个计数点为宜；4要防止钩码落地撞坏以及小车跟定滑轮相撞，应采取一些防范措施；5要区别计时器打出的点与人为选取的计数点（一般把计时器打出的5个点作为1个计数点），选取的计数点不少于6个；6不要分段测量各段位移，应尽可能地一次测量完毕（可先统一量出到计数起点0之间的距离）。读数时估读到毫米的

5、下一位。典型例题透析1、如图所示，某同学在做“研究匀变速直线运动”实验中，由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点的时间间隔为T=0.10s，其中=7.05cm、=7.68cm、=8.33cm、=8.95cm、=9.61cm、=10.26cm，则A点处瞬时速度的大小是_m/s，小车运动的加速度计算表达式为_，加速度的大小是_ （计算结果保留两位有效数字）。思路点拨：本题考查和的应用。解析：总结升华：这类题要把所给的数据尽量多地用上，如用逐差法求加速度等。容易犯的错误就是只用其中的几组数据，造成数据处理的误差。举一反三【变式】研究匀变速直线运动的实验中打出的纸带如图所示

6、，图中的A、B、C、D、E均为计数点，相邻两计数点之间均包含5个自然打点间隔，测量计数点间距时，用刻度尺的零刻度线与纸带上的起始点O对齐，由A至E各点对应的刻度值分别为7.00、11.10、17.20、25.20和35.10（单位：cm）。根据纸带，求：（1）物体运动的加速度；（2）打出C、D点时纸带速度各为多大?解析：由图可知：相邻两计数点的间距分别为4.1cm，6.1cm，8.0cm，9.9cm，所以在实验误差允许的范围内（1） （2）瞬时速度： 。2、如图（a）所示，小车放在斜面上，车前端栓有不可伸长的细线，跨过固定在斜面边缘的小滑轮与重物相连，小车后面与打点计时器的纸带相连。起初小车停

7、在靠近打点计时器的位置，重物到地面的距离小于小车到滑轮的的距离。启动打点计时器，释放重物，小车在重物的牵引下，由静止开始沿斜面向上运动，重物落地后，小车会继续向上运动一段距离。打点计时器使用的交流电频率为50Hz。图（b）中a、b、c是小车运动纸带上的三段，纸带运动方向如箭头所示。（1）根据所提供纸带上的数据，计算打c段纸带时小车的加速度大小为 。（结果保留两位有效数字）（2）打a段纸带时，小车的加速度是2.5。请根据加速度的情况，判断小车运动的最大速度可能出现在b段纸带中的 。（3）如果取重力加速度10，由纸带数据可推算出重物与小车的质量比为 。思路点拨：本题考查了对有效数字的认识，对实验数

8、据的处理、数字运算、实验误差的理解，考查推理能力和实验探究能力。该题的易忽视点在于第（3）问中，列关系式时，忘记了m、M为一个系统。而错写成。解析：（1）采用逐差法求加速度，这样做的目的是减小偶然误差。（2）在打c段时小车做匀减速运动，说明物体已落地，由纸带上的数据可以判断在b段纸带中的区间可能出现最大速度（3）设重物质量为m，小车质量为M，根据牛顿第二定律 则有 由此可得答案：（1）5.0 （2）区间内 （3）1:1总结升华：本题考查学生对有效数字的认识，对实验数据的处理、数字运算、实验误差的理解，考查推理能力和实验探究能力。命题难度中等。举一反三【变式】用如图所示的实验装置测量物体沿斜面匀

9、加速下滑的加速度，打点计时器打出的纸带如图所示已知纸带上各相邻点的时间间隔为T，则可以得出打点计时器在打出C点时小车的速度大小的表达式为 ，小车运动的加速度大小的表达式为 。若测出斜面的长度l和斜面右端距桌面的高度h，已知重力加速度为g，小车的质量为m。则可以得出斜面对小车的阻力的表达式为 。解析：（1）小车沿斜面匀加速下滑，而从B到C和从C到D的时间间隔相等，所以C点即为BD段的时间中点，所以C点的瞬时速度等于BD的平均速度，即（2）处理纸带数据，由逐差法可求得加速度a, （3）以小车为研究对象，受力分析，列出牛顿第二定律方程可得，为斜面倾角），而，可求出。 二验证力的平行四边形定则内容展示

10、实验目的验证力的平行四边形定则实验器材方木板、白纸、弹簧测力计（两个）、橡皮筋、细绳套（两个）、铅笔、三角板、刻度尺、图钉实验原理结点受三个共点力作用处于平衡状态，则之合力必与平衡，改用一个拉力使结点仍到O，则F必与的合力等效，与平衡，以为邻边作平行四边形求出合力F，比较与F的大小和方向，以验证力合成时的平行四边形定则。实验步骤1用图钉把白纸钉在方木板上。2把方木板平放在桌面上，用图钉把橡皮筋的一端固定在A点，橡皮筋的另一端拴上两个细绳套。3用两个弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋伸长到某一位置O用铅笔描下O点的位置和两细绳套的方向，并分别记录两个弹簧测力计的读数和。4用铅

11、笔和刻度尺从力的作用点O沿着两细绳套的方向画直线，并按选用的标度作出这两个弹簧测力计的拉力和的图示，以和为邻边，利用刻度尺和三角板作平行四边形，过O点画出平行四边形的对角线，作出合力F的图示。5只用一个弹簧测力计通过细绳套把橡皮筋的结点拉到同样的位置，记下弹簧测力计的读数和细绳的方向。用刻度尺从O点按选定的标度沿记录的细绳方向作出这个弹簧测力计的拉力的图示。6比较一下，力与用平行四边形定则求出的合力F的大小和方向，在实验误差允许的范围内是否相同。7改变两拉力和的大小、夹角，重复做两次实验。实验记录：实验次数/N /N 按平行四边形定则作图得合力/N 实测力F/N F与之间偏差 大小N 偏差角度

12、 1 2 3 方法攻略注意事项1弹簧测力计在使用前应检查、校正零点，检查量程和最小刻度单位。2用来测量和的两个弹簧测力计应用规格、性能相同，挑选的方法是：将两只弹簧测力计互相钩着，向相反方向拉，若两弹簧测力计对应的示数相等，则可同时使用。3使用弹簧测力计测拉力时，拉力应沿弹簧测力计的轴线方向，弹簧测力计、橡皮筋、细绳套应位于与木板平行的同一平面内，要防止弹簧卡壳，防止弹簧测力计或橡皮筋与纸面摩擦。拉力应适当大一些，但拉伸时不要超出量程。4选用的橡皮筋应富有弹性，能发生弹性形变，实验时应缓慢地将橡皮筋拉伸到预定的长度同一次实验中，橡皮筋拉长后的结点位置必须保持不变。5准确作图是本实验减小误差的重

13、要一环，为了做到准确作图，拉橡皮筋的细绳要长一些；结点口的定位应力求准确；画力的图示时应选用恰当的单位标度；作力的合成图时，应尽量将图画得大些。6白纸不要过小，并应靠木板下边缘固定，A点选在靠近木板上边的中点为宜，以使O点能确定在纸的上侧。误差分析本实验误差的主要来源除弹簧测力计本身的误差外，还出现读数误差、作图误差，因此读数时眼睛一定要正视，要按有效数字正确读数和记录，两力的对边一定要平行。两个分力间夹角越大，用平行四边形作图得出的合力F的误差F也越大，所以实验中不要把取得太大。虽然如此，实验必有误差，我们要尽量规范操作减小误差。千万不要硬凑数据而使实验十全十美毫无误差，本实验允许的误差范围

14、是：力的大小F ，与F的夹角，对于和的情况都要分析原因。：在“验证力的平行四边形定则”实验中，假设的大小及方向固定不变，那么为了使橡皮条仍然伸长到O点，对来说，下列说法中正确的是（ ）A可以有多个方向 B的方向和大小可以有多个值C的方向和大小是唯一确定的D的方向唯一确定，大小可有多个值答案：C解析：由于题目要求“使橡皮条仍然伸长到O点”，说明合力的大小和方向不变，既然假设的大小及方向固定不变，那么对来说，也就是唯一的了。故选项C是正确的。验证机械能守恒定律内容展示实验目的验证机械能守恒定律实验器材铁架台（带铁夹）、打点（或电火花）计时器、重锤（带纸带夹子）、纸带数条、复写纸片、导线、毫米刻度尺

15、、低压交流电源实验原理1在只有重力做功的条件下，物体的重力势能和动能可以相互转化，但总的机械能守恒。2物体做自由落体运动，设物体的质量为m，下落h高度时的速度为v，则势能的减少量为，动能的增加量为。如果即，就验证了机械能守恒定律。3速度的测量：做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度等于相邻两点间的平均速度。计算打第n个点瞬时速度的方法是：测出第n个点的相邻前后两段相等时间T内下落的距离和，由公式或算出，如图所示。 实验步骤1将实验装置按要求装好（如图），将纸带固定在重物上，让纸带穿过电火花计时器。2先用手提起纸带，使重物静止在靠近计时器的地方。3接通电源，松开纸带，让重物自由下落，这样计数器就在纸

16、带上打下一系列点。4重复以上步骤，多做几次。5从已打出的纸带中，选出第一、二点间的距离接近2 mm并且点迹清晰的纸带进行测量。6在挑选的纸带上，记下第一点的位置O，并在纸带上从任意点开始依次选取几个点1、2、3、4、.并量出各点到位置O的距离，这些距离就是物体运动到点1、2、3、4、时下落的高度7利用公式分别求出物体在打下点2、3、4、时瞬时速度8把得到的数据填入表格，算出重物运动到点2、3、4、减少的重力势能再算出物体运动到点2、3、4、增加的动能，根据机械能守恒定律比较与，与，与，结果是否一致。方法攻略数据处理1纸带的选取：选用纸带时应尽量挑选第1点点迹清晰且1、2两点之间距离接近2 mm

17、的纸带，这样一条纸带记录的运动才接近自由落体运动。2纸带的处理：在第1点上标出O，并从稍靠后的某一点开始，依次标出1、2、3、4并量出各点到位置O点的距离再利用公式计算出各点对应的瞬时速度计算各点对应的重力势能的减少量和动能的增加量，并进行比较看是否相等。也可以为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出图象，若图象是过原点的直线，则可验证机械能守恒定律，其斜率等于g。数据处理的另一思路：选取点迹清晰的一条纸带，如图，选取B、M两个位置作为过程的开始和终结位置，量出BM之间距离，求出B点速度，M点速度，比较重力势能的减少与动能的增加是否相等，从而验证机械能是否守恒。误差分析1实际上重物和纸带下落过程中

18、要克服阻力（主要是打点计时器的阻力）做功，故动能的增加量必定稍小于势能的减少量，这是属于系统误差，减少空气阻力影响产生的方法是：使纸带下挂的重物重力大些，且体积要小。2打点计时器产生的误差：（1）由于交流电周期的变化，引起打点时间间隔变化而产生误差；（2）计数点选择不好；振动片振动不均匀；纸带放置方法不正确引起摩擦，造成实验误差；（3）打点时的阻力对纸带的运动性质有影响，这也属于系统误差。3由于测长度带来的误差属偶然误差，减少办法是测距离时都应从O点量起，二是多测几次取平均值。注意事项1安装打点计时器时，必须使两纸带限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力。2实验时必须保持提起的纸带竖直，手不动，

19、待接通电源，让打点计时器工作稳定后再松开纸带。3为了增加实验的可靠性，可重复实验，还可以在一次下落中测量多个位置的速度，比较重物在这些位置上的动能与势能之和。4因通过比较与是否相等来验证机械能守恒，故不需测重物的质量。典型例题透析1、用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和直流电两种。重锤从高处由静止开始落下，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点的痕迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。（1）下面列举了该实验的几个操作步骤：A按照图示的装置安装器件；B将打点计时器接到电源的直流输出端上；C用天平测量出重锤的质量；D释放悬挂纸

20、带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带；E测量打出的纸带上某些点之间的距离；F根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能。指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤，将其选项对应的字母填在下面的空行内，并说明其原因。答：_。（2）利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值如图所示。根据打出的纸带，选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测出A点距起始点O的距离为，点A、C间的距离为，点C、E间的距离为，使用交流电的频率为f，则根据这些条件计算重锤下落的加速度a的表达式为：a 。（3）在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加，其原

21、因主要是在重锤下落过程中存在着阻力的作用，可以通过该实验装置测定该阻力的大小。若已知当地重力加速度公认的较准确的值为g，还需要测量的物理量是 。试用这些物理量和纸带上的测量数据表示出重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小为F=_。解析：（1）打点计时器需要的电源是6V的交流电，此实验不需要用天平测量出重锤的质量，应先接通打点计时器电源开关，然后再释放悬挂纸带的夹子打出一条纸带。（2）根据公式得，所以。答案：（1）步骤B是错误的，应该接到电源的交流输出端。步骤D是错误的，应该先接通电源，待打点稳定后再释放纸带。步骤C不必要，因为根据测量原理，重锤的动能和势能中都包含了质量m，可以约去。（2）（3）

22、重锤的质量m；总结升华：打点计时器是高中物理中最常用和最重要的仪器，要使用打点计时器还必须要配备的其它仪器有：交流电源、纸带、导线和刻度尺。举一反三【变式】用气垫导轨装置验证机械能守恒定律，先非常仔细地把导轨调成水平，然后如图所示用垫块把导轨一端垫高H。滑块m上面装l=3cm的挡光框，使它由轨道上端任一处滑下，测出它通过电门和时的速度和，就可以算出它由到这段过程中动能的增加量；再算出重力势能的减少量，比较与的大小，便可验证机械能是否守恒。（1）滑块的速度、如何求出？滑块通过时的高度h如何求出？（2）若测得图中L=1 m，s=0.5 m，H=20 cm，m=500g，滑块通过和的时间分别为5.

23、0s和2.0s，当地重力加速度g=9.80，试判断机械能是否守恒。解析：（1）因为挡光框宽度很小l=3 cm，而滑块通过挡光框的时间极短，故可以认为滑块做匀速运动，则通过两挡光框时的平均速度就等于通过G1和G2两位置的瞬时速度；由相似原理可知，便可求得都是事先设定的。 （2）动能增加量 ，势能减少量， 在允许误差范围内可认为机械能守恒。2、如图（a）所示，用包有白纸的总质量为m的圆柱棒替代纸带和重锤，蘸有颜料的毛笔固定在马达上并随之转动，使之替代打点计时器当烧断挂圆柱棒的线后，圆柱棒竖直自由落下，毛笔就在圆柱棒面的纸上画出记号，如图（b）所示测得记号之间的距离依次为26 mm、42 mm、58

24、 mm、74 mm、90 mm、106 mm，已知一马达铭牌上标有“1 500 r/min”的字样，由此验证机械能守恒。由以上内容回答下列问题：（1）毛笔画相邻两线的时间间隔T= ，（b）中圆柱棒的端是悬挂 端（填“左”或“右”）。（2）根据图中所给数据，可知毛笔画下记号C时，圆柱棒下落速度= ，画下记号D时，圆柱棒下落速度= ，动能的变化量为 ，在这段位移上，圆柱棒重力势能的变化为 ，由此可得出结论为_。 思路点拨：本题的关键是要明确毛笔在圆柱棒上的划痕周期与马达的转动周期相同的原理，从而推出本实验的计时方式。解析：（1）马达的转速为1 500 r/min，可知其频率为Hz，所以周期为s毛笔

25、画相邻两线的时间间隔即为马达的转动周期T=0. 04 s由于棒做自由落体运动，故画线间距越靠近悬挂端越大，因此左端为悬挂端。（2）由匀加速直线运动规律，可得圆柱棒下落速度为： 所以C、D间圆柱棒动能的变化量为 圆柱棒重力势能的变化为 由此可得出结论为：物体在自由下落过程中机械能守恒。总结升华：本实验设计是对课本实验原理的拓展，主要考查在新情景中对已学知识的迁移应用，考查分析、处理实际问题的综合能力。举一反三【变式】某研究性学习小组用如图（a）所示装置验证机械能守恒定律。让一个摆球由静止开始从A位置摆到B位置，若不考虑空气阻力，小球的机械能应该守恒，即。直接测量摆球到达B点的速度v比较困难。现让

26、小球在B点处脱离悬线做平抛运动，利用平抛的特性来间接地测出v。如图（a）中，悬点正下方P点处放有水平放置炽热的电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出作平抛运动。在地面上放上白纸，上面覆盖着复写纸，当小球落在复写纸上时，会在下面白纸上留下痕迹。用重锤线确定出A、B点的投影点N、M。重复实验10次（小球每一次都从同一点由静止释放），球的落点痕迹如图（b）所示，图中米尺水平放置，零刻度线与M点对齐。用米尺量出AN的高度，BM的高度，算出A、B两点的竖直距离，再量出M、C之间的距离x，即可验证机械能守恒定律。已知重力加速度为g，小球的质最为m。 （1）根据图（b）可以确定小球平

27、抛时的水平射程为 cm。（2）用题中所给字母表示出小球平抛时的初速度= 。（3）用测出的物理量表示出小球从A到B过程中，重力势能的减少量=_，动能的增加量_。答案：（1）65.0（64.065.5）（2）（3）解析：（1）把记录纸上的点痕用最小的圆圈起来，圆心对应的刻度即为小球的水平射程。（2）小球作平抛运动，竖直方向，水平方向 由以上两式得。（3）。 实验：测定玻璃的折射率知识要点梳理实验目的1理解用插针法测定玻璃折射率的原理2学会测定玻璃的折射率的实验方法实验器材玻璃砖、白纸、木板、大头针（四枚）、图钉（四枚）、量角器、三角板（或直尺）、铅笔实验原理用插针法确定光路，找出跟入射线相对应的折

28、射线；用量角器测出入射角i和折射角r；根据折射定律计算出玻璃的折射率实验步骤1把白纸用图钉钉在木板上。2在白纸上画一条直线作为界面，画一条线段AO作为入射光线，并过O点画出界面的法线，如图所示：3把长方形的玻璃砖放在白纸上，使它的一个边跟对齐，并画出玻璃砖的另一个边。4在AO线段上竖直地插上两枚大头针和。5在玻璃砖的一侧竖直地插上大头针，用眼睛观察，调整视线，要使能同时挡住和的像。6同样地在玻璃砖的一侧再竖直地插上大头针，使能挡住本身和、的像。7记下和的位置，移去玻璃砖和大头针，过和作直线与交于，连接，就是玻璃砖内的折射光线，入射角，折射角。8用量角器量出入射角和折射角的度数。9从三角函数表中

29、查出入射角和折射角的正弦值，记入自己设计的表格里。10用上面的方法分别求出入射角是时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值。11算出不同入射角时的值比较一下，看它们是否接近一个常数，求出几次实验中所测i的平均值，这就是玻璃砖的折射率。数据处理数据处理的另一种方法：如图所示，以O1圆心以任意长为半径（半径要尽能长些，约10cm）画圆交入射光线AO1于M点、交折射光线O1O于P点，过M、P作的垂线MK、PQ，则，据此可知，用刻度尺测出MK、QP的长度，即可求出折射率n。误差分析误差的主要来源：1确定入射光线、出射光线时的误差。故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距离宜大点。2测量入射角与折射角时的误差。

30、故入射角不宜过小，但入射角也不宜过大，过大则反射光较强，出射光较弱。注意事项1玻璃砖要厚，用手拿玻璃砖时，只能接触玻璃毛面或棱，严禁用玻璃砖当尺子画界面。2入射角应在到之间。3大头针要竖直插在白纸上，且玻璃砖每一侧两枚大头针与间、与间的距离应尽量大一些，以减小确定光路方向时造成的误差。4玻璃砖的折射面要画准。5由于要多次改变入射角重复实验，所以入射光线与出射光线要一一对应编号以免混乱。典型例题透析1、在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面、与玻璃砖位置的关系分别如图、和所示，其中甲、丙同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖。他们的其他操作均正确，且均以 、

31、为界面画光路图。则甲同学测得的折射率与真实值相比 _（填“偏大”、“偏小”或“不变”）乙同学测得的折射率与真实值相比_（填“偏大”、“偏小”或“不变”）丙同学测得的折射率与真实值相比_。思路点拨：用图测定折射率，玻璃中折射光线偏转大了，所以折射角增大，折射率减小；用图测折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关；用图测折射率时，无法确定折射光线偏见偏折的大小，所以测得的折射率可大、可小、可不变。答案：偏小；不变；可能偏大，可能偏小，可能不变解析：甲同学所测折射率的光路如图 ，因为，所以。乙同学使用梯形玻璃砖不影响折射率的测定。丙同学做测量时，因出射点不确定，故测量值与真实值无法确定大小关系。总结

32、升华：本题主要考查考生处理实验数据和分析实验误差的能力。举一反三【变式】如图所示，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大头针、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，使挡住、的像，连接。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。（1）设AB的长度为，AO的长度为，CD的长度为。DO的长度为，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_。（2）该同学在插大头针前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一个小角度，

33、由此测得玻璃砖的折射率将_（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。解析：本题考查插针法测玻璃折射率的实验原理、方法迁移及误差分析。（1）如图所示，因此玻璃的折射率 因此只需测量和即可（2）当玻璃砖顺时针转过一个小角度时，实际的比计算值大， 因此也比计算值大，计算的折射率偏大。2、一块玻璃砖有两个相互平行的表面，其中一个表面是镀银的（光线不能通过此表面）。现要测定此玻璃的折射率。给定的器材还有：白纸、铅笔、大头针4枚（）、带有刻度的直角三角板、量角器。实验时，先将玻璃砖放到白纸上，使上述两个相互平行的表面与纸面垂直。在纸上画出直线和, 表示镀银的玻璃表面，表示另一表面，如图所示。然后，在白纸上竖直插

34、上两枚大头针（位置如图）。用的连线表示入射光线。 （1）为了测量折射率，应如何正确使用大头针？试在题图中标出的位置。（2）然后，移去玻璃砖与大头针。试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角与折射角。简要写出作图步骤。（3）写出用表示的折射率公式n_。思路点拨：本题是常规实验的变形，是测量玻璃的折射率的实验，但变化成是渡银的，其实用平面镜的对称性可将其变成我们所熟悉的学生实验。答案：（1）在一侧观察（经折射、反射，再经折射后）的像，在适当的位置插上，使得与的像在一条直线上，即让挡住的像；再插上，让它挡住像和。的位置如图。（2）过作直线与交于O； 过作直线与交于； 利用刻度尺找到的中

35、点M； 过O点作的垂线CD，过M点作的垂线与相交于N点，如图所示，连接ON； ，（3）解析：测量折射率的关键是绘出入射光线，测出入射角，绘出折射光线，测出折射角。如图，连线与面的交点为光线的入射点O，过O点作垂线CD，CD为法线，的连线与CD的夹角为入射角，为不透光的镀银面，可理解为平面镜，由所决定的光线经O点射入玻璃，经面反射后再经面的点折射后射入空气，大头针应在此光线上，即挡住的像，挡住像和。在面，由于反射光线与入射光线具有对称性，那么的垂直平分线MN必为法线，ON为面的入射光线，ON与CD夹角为折射角。用量角器测量出和的值，代入，即可求出折射率。总结升华：对玻璃砖的测定，是一道创新实验题

36、，它实际是由课本实验延伸而来的，但高于课本中的实验，也考查了考生创新实验能力。举一反三【变式】利用插针法测玻璃的折射率，实验中先将玻璃砖固定在水平桌面的白纸上，画出玻璃砖两侧界面MN、PQ，在玻璃砖的一侧插好大头针后，某同学发现在的同侧通过玻璃砖在如图所示位置也可观察到的像，于是他在白纸上插大头针，使挡住的像，同样的方法，他又插下大头针，使挡住和的像，取走玻璃砖，画连线交MN于O点，连线交MN于点，测出连线与MN间的夹角，玻璃砖的厚度h=2.00cm；两点间的距离l=3. 00cm。则玻璃砖的折射率为_。解析：将所在直线当作入射光线，其光路图如图所示。即光线折射进入玻璃砖，射到其下表面后发生反

37、射，反射光又经上表面折射后穿出玻璃砖由光的反射定律及几何关系知：由折射率定义得。第五部分 实验：用双缝干涉测量光的波长知识要点梳理实验目的1了解光波产生稳定的干涉现象的条件2观察双缝干涉图样3测定单色光的波长实验器材光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头、另外还有学生电源、导线、刻度尺实验原理双缝干涉中两个相邻明（暗）条纹之间的距离与波长、双缝间距离d及双缝到屏的距离l满足。 两条相邻明（暗）条纹之间的距离用测量头测出。测量头由分划板、目镜、手轮等构成，如图（1）所示。转动手轮，分划板会左、右移动。测量时，应使分划板中心刻线对齐条纹的中心，如图（2）所示。记下此时手轮上的读

38、数，转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻线对齐另一条相邻的明条纹中心时，记下手轮上的刻度数，两次读数之差就是相邻两条明纹间的距离。即。实验步骤1观察双缝干涉图样（1）将光源、单缝、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图所示。（2）接好光源，打开开关，使灯丝正常发光。（3）调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏。（4）安装双缝，使单缝与双缝的缝平行，二者间距约510cm。（5）放上单缝，观察白光的干涉条纹。（6）在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。2测定单色光的波长（1）安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹。（2）使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手

39、轮上的刻度数，转动手轮，使分划板中心刻线移动；记下移动的条纹数n和移动后手轮的读数，与之差即为n条亮纹的间距。（3）用刻度尺测量双缝到光屏间距离l（d是已知的）。（4）重复测量、计算，求出波长的平均值。（5）换用不同的滤光片，重复实验测量其他单色光的波长。当分划板中心刻线对齐另一条相邻的明条纹中心时，记下手轮上的刻度数两次读数之差就是相邻两条明纹间的距离。即。数据处理为了得到准确的某种单色光双缝干涉的条纹间距，实验中通常用常用的重复测量、计算求波长的平均值的方法。还可以换用不同的滤光片，重复实验测量其他单色光的波长。误差分析很小，直接测量时相对误差较大，通常测出n条明条纹间的距离a，再推算相邻

40、两条明（暗）条纹间的距离，。注意事项1双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，不要随便拆解遮光筒、测量头等元件。2滤光片、单缝、双缝、目镜等如有灰尘，应用擦镜纸或干净软片轻轻擦去。3安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平移且竖直。4光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近。5调节的基本依据是：照在像屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴所致，干涉条纹不清晰一般主要是单缝与双峰不平行。典型例题透析1、利用图中装置研究双缝干涉现象时，有下面几种说法：A将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄B将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变

41、宽C将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽D换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄E去掉滤光片后，干涉现象消失其中正确的是：_。思路点拨：本题考查双缝干涉实验现象。主要涉及器材的实验装置和条纹间距公式所作的定性判断，考查考生分析实验现象的能力。答案：ABD解析：双缝干涉图样中条纹间距，其中l表示双缝到光屏的距离，d表示双缝间距离，表示入射光的波长。A选项中l减小，则减小，故A正确；B选项中把滤光片由蓝色换成红色后，入射光波长增大，则增大，故B正确；C选项中将单缝向双缝移动不影响条纹间距，故C错误；D选项中双缝间距d增大，则减小，故D正确；E选项中去掉滤光片，则入射光变为白光，干

42、涉图样变为彩色条纹，干涉现象仍然存在，故E错误。总结升华：本题是常规实验整合后的再现，是双缝干涉实验。举一反三【变式】如图所示，在用双缝干涉测光的波长实验中，光具座上放置的光学元件依次为光源、_、_、_、遮光筒、光屏。对于某种单色光，为增加相邻亮纹（暗纹）间的距离，可采取_或_的方法。答案：滤光片 单缝 双缝 减小双缝间距离，增大双缝到屏的距离。解析：根据条纹间距可知欲加大条纹间距，需减小双缝间距，加大双缝屏到光屏的距离。例2、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1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。（1）将白光光源C放在光

43、具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、_、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，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；按合理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；用米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）测量数条亮纹间的距离。在操作步骤时还应注意_和_。（3）将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图2所示。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图3中手轮上的示数_mm，求得相邻亮纹的间距为_mm。（4）已知双缝

44、间距d为m，测得双缝到屏的距离l为0.700m，由计算式=_，求得所测红光波长为_nm。思路点拨：本题考查用双缝干步测量光的波长的实验原理、步骤、注意问题及螺旋测微器的读数和数据处理等知识。解析：（1）双缝干涉仪各组成部分在光具座上的正确排序为：光源、滤光片、单缝、双缝、屏， 因此应填：E、D、B。（2）单缝与双缝的间距为5cm10cm，使单缝与双缝相互平行。（3）甲图的读数为2.320mm，乙图的读数为13.870mm， mm2.310mm（4）由可得 可求出总结升华：本题考查用双缝干涉测光的波长。要注意单缝和双缝要互相平行且双缝到屏的距离相等。另外应注意螺旋测微器的读数。举一反三【变式】某

45、同学设计了一个测定激光的波长的实验装置，如图甲所示。激光器发出的一束直径很小的红色激光进入一个一端装有双缝，另一端装有感光片的遮光筒，感光片的位置上出现一排等距的亮点，图乙中的黑点代表亮点的中心位置。（1）这个实验现象说明激光具有_性。（2）通过量出相邻光点的距离可算出激光的波长，据资料介绍：若双缝的缝间距离为a，双缝到感光片的距离为L，感光片上相邻两光点间的距离为b，则光的波长。该同学测得L=1.000m、双缝间距a=0. 220mm，用带十分度游标的卡尺测感光片上的点间距离时，尺与点的中心位置如图乙所示。乙图中第1个光点到第4个光点的距离是_mm。实验中激光的波长=_m（保留两位有效数字）

46、。（3）如果实验时将红激光换成蓝激光，屏上相邻两光点的距离将_。 答案：（1）波动（2）8.5； （3）变小解析：（1）此实验类似于光的双缝干涉实验，亮点相当于光的双缝干涉图样中的亮纹，说明激光具有波动性。（2）根据及题中图中数据可得出结果。（3）由红激光换成蓝激光，变小，据可得b变小。实验：用单摆测定重力加速度知识要点梳理实验目的1学会用单摆测定当地的重力加速度；2正确熟练地使用秒表。实验器材长约lm的细丝线一条、通过球心开有小孔的金属小球一个、带有铁夹的铁架台一个、毫米刻度尺一根、秒表一块。实验原理单摆在偏角很小（小于）时，振动周期跟偏角的大小和摆球的质量无关，这时单摆的周期公式是。变换这

47、个公式，得到。因此，测出单摆的摆长和振动周期T，就可以求出当地的重力加速度g的值。机械秒表构造、原理及使用1秒表构造外壳按钮：使指针启动、停止和回零，如图所示。表盘刻度：秒针指示大圆周的刻度，其最小分度值常见为0.1秒、0.2秒或0.5秒；秒针转一周历时30秒；分针指示小圆周的刻度，其最小分度值常见为0. 1分或0.5分，分针转一周历时15分。2秒表的工作原理机械秒表靠发条转动力矩，通过内部齿轮驱动调节器调节摆动的秒针和分针，即将发条的弹性势能转化为动能，使指针摆动。3秒表的读数不足30秒即秒针转不到一周时，直接读大圆周上秒针所指的黑体分度值，因为大圆周上有红、黑两种字体，黑字0 30，红字0

48、60，意思是秒针转两周才60秒；同理分针所指的小圆周上也有两种字体，黑字015，红字030，分针转两周才30分；通常是分针读红字，秒针读红字，分针读黑字，秒针读黑字，记时为两个示数之和。4秒表的使用方法按钮开始计时，分针、秒针都启动按钮停止计时，分针、秒针都停止按钮分针、秒针回“0”位，此时在使用有两个按钮的表时，应按“0”位侧边的钮实验步骤1如图，用细线拴好小球，悬挂在铁架台上，使摆线自由下垂；2用米尺和游标卡尺测出单摆摆长；3用秒表测出摆球摆动30次的时间t，算出周期T；4重复上述步骤，将每次对应的摆长、周期T填于表中，按公式算出每次g值，然后求出结果。实验记录：摆长 (m)振动次数n（s

49、）N次历时t（s）周期T（s）（）g（）平均值（）123 数据处理根据的变换公式计算出每次g值，然后求出平均值。误差分析1本实验系统误差主要来源于单摆模型本身是否符合要求。即：悬点是否固定，摆球是否可看作质点，球、线是否符合要求，振动是圆锥摆还是在同一竖直平面内振动以及测量哪段长度作为摆长等等。只要注意了上面这些问题，就可以使系统误差减小到远远小于偶然误差而达到忽略不计的程度。2本实验偶然误差主要来自时间（即单摆周期）的测量上。因此，要注意测准时间（周期）。要从摆球通过平衡位置开始计时，并采用倒数计时计数的方法，不能多计或漏计振动次数。为了减小偶然误差，应进行多次测量后取平均值。3本实验中进行

50、长度（摆线长、摆球的直径）的测量时，读数读到毫米位即可（即使用卡尺测摆球直径也只需读到毫米位）。时间的测量中，秒表读数的有效数字的末位在“秒”的十分位即可。注意事项1选择材料时摆线应选择细而不易伸长的线，比如用单根尼龙线、胡琴丝弦或蜡线等，长度一般不应短于1m。小球应选用密度较大的金属球，直径应较小，最好不超过2cm；2单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上，应夹紧在铁夹中，以免摆动时发生摆线下滑、摆长改变的现象；3摆动时控制摆线偏离竖直方向不超过；4摆动时，要使之保持在同一个运动平面内，不要形成圆锥摆；5计算单摆的振动次数时，应在摆球通过最低位置时开始计时，以后摆球从同一方向通过最低位置时进行读数，且在数“零”的同时按下秒表，开始计时计数。6由公式，分别测出一系列摆长对应的周期T。作出的图象，如图所示，图象应是一条通过原点的直线，求出图线的