2022届高考物理一轮复习-5-实验(一)用单摆测定重力加速度实验全程课件-新人教版选修3-42

第一页，编辑于星期一：十三点四十九分。第一页，编辑于星期四：二十点二十九分。实验目的1．明确用单摆测定重力加速度的原理和方法．2．学会用单摆测当地的重力加速度，学会减小实验误差的方法．3．知道如何选择实验器材，能熟练地使用秒表．第二页，编辑于星期一：十三点四十九分。第二页，编辑于星期四：二十点二十九分。实验原理物理学中的单摆是在一根细线的一端系一小球，另一端固定于悬点，若细线的伸长和质量可忽略，且小球的直径远小于线长，这样的装置称为单摆．单摆在偏角很小(不超过10°)时，可看成是简谐运动， 由此可得 据此，通过实验方法测得摆长l和周期t，即可计算得到当地的重力加速度的值．

第三页，编辑于星期一：十三点四十九分。第三页，编辑于星期四：二十点二十九分。由于一般单摆的周期都不是太长，摆长在1m左右的单摆，其周期大约2s，依靠人为操作的秒表来测量单摆振动一个周期的时间，其误差必然较大，所以，我们不是测量单摆振动一个周期的时间，而是测量几十个周期的总时间，再来利用平均值确定一个周期的时间，从而减小由于人为操作而产生的误差．第四页，编辑于星期一：十三点四十九分。第四页，编辑于星期四：二十点二十九分。实验器材铁架台和铁夹，金属小球(球上有一通过球心的小孔)，秒表，细线(长约1m)，刻度尺(最小刻度为mm)．第五页，编辑于星期一：十三点四十九分。第五页，编辑于星期四：二十点二十九分。实验步骤1．让细线穿过球上的小孔，在细线一端打一个稍大些的线结，制成一个单摆．2．将小铁夹固定在铁架台的上端，将铁架台放在实验桌边，使铁夹伸出桌面之外，然后将单摆的上端固定在铁架台的上端，使摆球自然下垂，在实验桌边缘正对摆球(或摆线)处做上记号，如图所示，实验时以摆球通过此标志为准．第六页，编辑于星期一：十三点四十九分。第六页，编辑于星期四：二十点二十九分。3．用刻度尺测量单摆的摆长(摆线静止时从悬点到球心的距离)．4．将单摆从平衡位置拉开一小角度，再释放小球，当小球摆动稳定后，过最低位置(即标志处)时，用秒表开始计时，测量单摆全振动30次(或50次)的时间，求出单摆一次全振动的时间，即单摆振动的周期．5．改变摆长，反复测量3次，算出周期t及测出的摆长l，将每次实验数据填入实验记录表格中．第七页，编辑于星期一：十三点四十九分。第七页，编辑于星期四：二十点二十九分。数据处理1．实验数据记录实验次数摆线摆球直振动振动时周期长l(m)径d(m)次数n间t(s)t＝t123第八页，编辑于星期一：十三点四十九分。第八页，编辑于星期四：二十点二十九分。2.方法一(公式法)：将实验数据代入公式g＝求出每次重力加速度的值，然后求g的平均值，即为本地的重力加速度．方法二(图象法)：利用实验中的数据进行t2－l图象处理，从单摆的周期公式t＝ 知道，当当重力加速度g一定时，单摆的摆动周期t2跟摆长l成正比，将实验的数据作相应的转换，即算出t2，将其数据点描绘到t2－l图象中去，则能通过图象的斜率求出重力加速度的值．第九页，编辑于星期一：十三点四十九分。第九页，编辑于星期四：二十点二十九分。3．将测得的重力加速度与当地重力加速度的数值进行比较，分析产生误差的可能原因．

第十页，编辑于星期一：十三点四十九分。第十页，编辑于星期四：二十点二十九分。注意事项1．选择材料时应选择细而不易伸长的线，长度一般不应短于1m，小球应选密度较大的金属球，直径应较小，一般不超过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，以免摆动发生摆线下滑，摆长改变．3．注意摆动时控制摆线偏离竖直方向不超过10°.4．摆球摆动时，要使之保持在同一竖直面内，不要形成圆锥摆，检查摆是否在同一个平面内应从侧面观察摆的摆动情况．第十一页，编辑于星期一：十三点四十九分。第十一页，编辑于星期四：二十点二十九分。5．计算单摆的振动次数时，应以摆球通过最低位置时开始计时，以后摆球应从同一方向通过做有标志的最低点时计数，并且采用倒数到0开始记时计数的方法，即…4、3、2、1、0，在数到“0”时同时按下秒表开始记时计数．6．要测出30到50次全振动的时间，取平均值的办法求周期.第十二页，编辑于星期一：十三点四十九分。第十二页，编辑于星期四：二十点二十九分。实验目的测定玻璃折射率．实验器材玻璃砖，白纸，大头针，量角器，圆规，三角板，图钉．实验原理如图所示．第十三页，编辑于星期一：十三点四十九分。第十三页，编辑于星期四：二十点二十九分。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θ1和θ2的度数，根据n＝ 计算出玻璃的折射率．第十四页，编辑于星期一：十三点四十九分。第十四页，编辑于星期四：二十点二十九分。实验步骤1．用图钉把白纸固定在木板上．2．在白纸上画一条直线aa′，并取aa′上的一点o为入射点，作过o的法线mn.3．画出线段ao作为入射线，并在ao上插上p1、p2两根大头针．4．在白纸上放上玻璃砖，使其中一个长边与直线aa′对齐，并画出另一条对齐线bb′.5．通过玻璃砖观察并调整视线方向，使p1的像被p2挡住，然后在观察一侧插上大头针p3，使p3挡住p2、p1的像，再插上p4挡住p3和p2、p1的像．第十五页，编辑于星期一：十三点四十九分。第十五页，编辑于星期四：二十点二十九分。6．移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针p3、p4的针孔位置确定出射光线o′b及出射点o′，连接o、o′得线段oo′.7．用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sinθ1和sinθ2.8．改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的，并取平均值．第十六页，编辑于星期一：十三点四十九分。第十六页，编辑于星期四：二十点二十九分。数据处理1．作sinθ1－sinθ2图象：改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作sinθ1－sinθ2图象，由n＝ 可知图象应为直线，如图所示，其斜率为折射率．第十七页，编辑于星期一：十三点四十九分。第十七页，编辑于星期四：二十点二十九分。2．“单位圆法”确定sinθ1、sinθ2，计算折射率n.以入射点o为圆心，以一定长度r为半径画圆，交入射光线oa于e点，交折射光线oo′于e′点，过e作nn′的垂线eh.过e′作nn′的垂线e′h′.如图所示，

oe＝oe′＝r，则n

.只要用刻度尺测出eh、e′h′的长度就可以求出n.第十八页，编辑于星期一：十三点四十九分。第十八页，编辑于星期四：二十点二十九分。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.第十九页，编辑于星期一：十三点四十九分。第十九页，编辑于星期四：二十点二十九分。实验目的1．了解光波产生稳定干涉现象的条件．2．观察双缝干涉图样．3．测定单色光的波长．第二十页，编辑于星期一：十三点四十九分。第二十页，编辑于星期四：二十点二十九分。实验原理单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中相邻两条亮(暗)纹间距Δx与双缝间距d、双缝到屏的距离l、单色光的波长λ之间满足λ＝d·Δx/l.实验器材双缝干涉仪一套，米尺，测量头．实验步骤1．如下图所示，把直径约10cm、长约1m的遮光筒水平放在光具座上，遮光筒的一端装有双缝，另一端装有毛玻璃屏．第二十一页，编辑于星期一：十三点四十九分。第二十一页，编辑于星期四：二十点二十九分。2．接好光源，打开开关，调节光源的高度，使它发出的光束能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮．3．安装单缝和双缝，单缝和双缝间距离约为5cm～10cm，使缝相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上，这时在屏上就会看到白光的双缝干涉图样．4．在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的双缝干涉图样．5．分别改变滤光片和双缝，观察干涉图样的变化．第二十二页，编辑于星期一：十三点四十九分。第二十二页，编辑于星期四：二十点二十九分。6．已知双缝间的距离d，测出双缝到屏的距离l，用测量头测出相邻两条亮(或暗)纹间的距离Δx，由λ＝计算单色光的波长．7．换用不同颜色的滤光片，观察干涉条纹间距的变化，并求出相应色光的波长．第二十三页，编辑于星期一：十三点四十九分。第二十三页，编辑于星期四：二十点二十九分。命题规律考查用单摆测重力加速度的实验原理、步骤、误差分析．第二十四页，编辑于星期一：十三点四十九分。第二十四页，编辑于星期四：二十点二十九分。[考例1](2008·天津)某同学利用单摆测定当地重力加速度，发现单摆静止时摆球重心在球心的正下方，他仍将从悬点到球心的距离当作摆长l，通过改变摆线的长度，测得6组l和对应的周期t，画出l－t2图线，然后在图线上选取a、b两个点，坐标如图所示．他采用恰当的数据处理方法，则计算重力加速度的表达式应为g＝______.请你判断该同学得到的实验结果与摆球重心就在球心处的情况相比，将______．(填“偏大”、“偏小”或“相同”)第二十五页，编辑于星期一：十三点四十九分。第二十五页，编辑于星期四：二十点二十九分。第二十六页，编辑于星期一：十三点四十九分。第二十六页，编辑于星期四：二十点二十九分。[解析]

设a、b两情况的摆线长为la和lb，球心到重心的距离为l′，所以a、b两情况的实际摆长分为la＋l′和lb＋l′，根据周期公式t＝2π得l＝，则la＋l′＝， ①lb＋l′＝ ， ②第二十七页，编辑于星期一：十三点四十九分。第二十七页，编辑于星期四：二十点二十九分。

从式子中可以看出，最终的结果与重心的位置无关，所以不影响g值的测量．第二十八页，编辑于星期一：十三点四十九分。第二十八页，编辑于星期四：二十点二十九分。在做“用单摆测定重力加速度”的实验时，用摆长l和周期t计算重力加速度的公式是g＝________.如果已知摆球直径为2.00cm，用刻度尺的零刻度线对准摆线的悬点，摆线竖直下垂，如图甲所示，那么单摆摆长是________．如果测定了40次全振动的时间如图乙中秒表所示，那么秒表读数是________s．单摆的摆动周期是________s.第二十九页，编辑于星期一：十三点四十九分。第二十九页，编辑于星期四：二十点二十九分。第三十页，编辑于星期一：十三点四十九分。第三十页，编辑于星期四：二十点二十九分。[解析]

这是一道考查学生观察能力和刻度尺及秒表的读数方法的考题．关于秒表的读数问题，高考题中不只一次出现过，但是学生仍不会读，主要原因是不清楚分针(短针)和秒针(长针)之间的关系．因此此题仍具有较强的考查功能．单摆的摆长应等于测量值88.40cm减去摆球的半径1.00cm，得到87.40cm.第三十一页，编辑于星期一：十三点四十九分。第三十一页，编辑于星期四：二十点二十九分。命题规律根据测定玻璃的折射率的原理和步骤，判断测量方法是否正确或分析实验误差．[考例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(p1、p2、p3、p4)、带有刻度的直角三角板、量角器．第三十二页，编辑于星期一：十三点四十九分。第三十二页，编辑于星期四：二十点二十九分。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aa′和bb′，aa′表示镀银的玻璃表面，bb′表示另一表面，如图所示．然后，在白纸上竖直插上两枚大头针p1、p2(位置如图)．用p1、p2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p3、p4？________.(试在题图中标出p3、p4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θ1与折射角θ2.简要写出作图步骤．(3)写出用θ1、θ2表示的折射率公式为n＝________.第三十三页，编辑于星期一：十三点四十九分。第三十三页，编辑于星期四：二十点二十九分。[解析]

(1)在bb′一侧观察p1、p2(经bb′折射，aa′反射，再经bb′折射后)的像，在适当的位置插上p3，使得p3与p1、p2的像在一条直线上，即让p3挡住p1、p2的像；再插上p4，让它挡住p2(或p1)的像和p3.p3、p4的位置如图所示．第三十四页，编辑于星期一：十三点四十九分。第三十四页，编辑于星期四：二十点二十九分。(2)①过p1、p2作直线与bb′交于o；②过p3、p4作直线与bb′交于o′；③利用刻度尺找到oo′的中点m；④过o点作bb′的垂线cd，过m点作bb′的垂线与aa′相交与n，如图所示，连接on.⑤∠p1od＝θ1，∠con＝θ2.(3)由(2)知n＝.[答案]

(1)详见解析(2)详见解析(3)第三十五页，编辑于星期一：十三点四十九分。第三十五页，编辑于星期四：二十点二十九分。在利用插针法测定玻璃砖折射率的实验中：(1)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa′和bb′后，不小心碰了玻璃砖使它向aa′方向平移了少许，如图甲所示，则他测出的折射率将________；(2)乙同学在画界面时，不小心将两界面aa′、bb′间距画得比玻璃砖宽度大些，如图乙所示，则他测得折射率________．(选填“偏大”“偏小”或“不变”)第三十六页，编辑于星期一：十三点四十九分。第三十六页，编辑于星期四：二十点二十九分。[解析]

(1)如图a所示，甲同学测得的入射角和折射角都没有受到影响，因此测得的折射率将不变．(2)如图b所示，乙同学测得的入射角不受影响，但测得的折射角比真实值偏大，因此测得的折射率偏小．[答案]

(1)不变(2)偏小第三十七页，编辑于星期一：十三点四十九分。第三十七页，编辑于星期四：二十点二十九分。命题规律由双缝干涉的实验原理，根据Δx＝

λ，计算波长．[考例3]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，干涉条纹间距变宽c．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽第三十八页，编辑于星期一：十三点四十九分。第三十八页，编辑于星期四：二十点二十九分。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：________________.[解析]

由条纹间距公式Δx＝

，d指双缝间距，l指双缝到屏的距离，由此可知：a项中l减小，Δx减小；b项中λ变大，Δx变大；d项中d变大，Δx变小．故a、b、d正确．[答案]

abd第三十九页，编辑于星期一：十三点四十九分。第三十九页，编辑于星期四：二十点二十九分。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，要把它们放在图(1)所示的光具座上组装成双缝干涉装置，