专题20　热学和光学实验-2023年高三物理二轮复习（命题规律+知识荟萃+经典例题+精选习题）(广东专用)

2023年高三物理二轮复习资料（命题规律+知识荟萃+经典例题+精选习题） （广东通用） 专题20　热学和光学实验 【命题规律】 命题角度 （1）用油膜法估测油酸分子的大小． （2）探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系． （3）测量玻璃的折射率． （4）用双缝干涉实验测光的波长． 【知识荟萃】 ★考向一、用油膜法估测油酸分子的大小 1．原理：认为油酸薄膜是由单层的油酸分子紧密排列组成，在估测油酸分子大小的数量级时，把每个油酸分子简化为球体，认为油膜的厚度就是油酸分子的直径d＝，如图. 2．对“V”的测量 （1）配制一定浓度的油酸酒精溶液，设其浓度为n； （2）用注射器吸取一段油酸酒精溶液，读出它的体积为V0； （3）再把它一滴滴地滴入烧杯中，记下液滴的总滴数N； （4）则一滴油酸酒精溶液中，纯油酸的体积V＝n. 3．对“S”的测量 （1）浅盘里盛水，把适量的爽身粉均匀撒在水面上； （2）用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液，待油膜形状稳定后，将带方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描下薄膜的形状； （3）数出轮廓范围内正方形的个数n0，不足半个的舍去，多于半个的算一个； （4）用正方形的个数乘单个正方形的面积S0（即n0S0）计算出油膜的面积S. 4．注意事项 （1）实验前应检查浅盘是否干净，如果有油渍将影响实验结果． （2）由于油酸膜要经过先扩大后收缩的过程，因此画轮廓时要待油酸膜稳定后再画，画时视线要与玻璃板垂直． （3）分子大小的数量级为10－10 m，若不是则要重做实验． ★考向二、探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系 本实验应用物理实验中常用的控制变量法，探究在气体质量和温度不变的情况下（即等温过程），气体的压强与体积的关系，如图所示． （1）为保证等温变化，实验过程中不要用手握住注射器有气体的部位．同时，改变体积过程应缓慢，以免影响密闭气体的温度．为保证气体密闭，应在活塞与注射器内壁间涂上润滑油，注射器内外气体的压强差不宜过大． （2）实验中所用的压力表精度较高，而气柱体积是直接在注射器上读出的，其误差会直接影响实验结果． （3）在等温过程中，气体的压强与体积的关系在p－V图像中呈现为双曲线，如图甲．处理实验数据时，要通过变换，即画p－图像，把双曲线变为直线，说明p和V成反比，如图乙．这是科学研究中常用的数据处理的方法，因为一次函数反映的物理规律比较直观，容易得出相关的对实验研究有用的参数． ★考向三、测量玻璃的折射率 数据处理方法 1．计算法：由n＝，算出不同入射角时的n值，并取平均值． 2．图像法：作sin θ1－sin θ2图像，由n＝可知其斜率为折射率． 3．单位圆法：以入射点O为圆心，作半径为R的圆，如图所示，则sin θ1＝，sin θ2＝，OE＝OE′＝R，所以用刻度尺量出EH、E′H′的长度就可以求出n＝＝. ★考向四、用双缝干涉实验测光的波长 1．实验装置图及实验器材（如图） 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． 2．数据处理的方法 （1）调节测量头，使分划板中心刻线对齐第1条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1； （2）转动手轮，当分划板中心刻线与第n条相邻的亮条纹中心对齐时，记下手轮上的读数a2； （3）相邻两条亮条纹间的距离Δx＝，则由λ＝Δx＝得波长． 3．注意事项 （1）实验时应调整光源、单缝、双缝和毛玻璃屏、测量头共轴，单缝和双缝安装时应竖直且相互平行，遮光筒的轴线要与光具座导轨平行．若不共轴或单缝与双缝不平行则会引起干涉条纹亮度小，不清晰，不便于观察和测量． （2）分划板上的中心刻线应与干涉条纹的亮（暗）线平行，否则会增大测量的误差． （3）测量头有两种，一种相当于螺旋测微器，一种相当于游标卡尺． 【经典例题】 【例题1】（2023·广东汕头·金山中学校考模拟预测）在“用油膜法估测分子大小”的实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每体积溶液中有纯油酸体积，用注射器和量筒测得体积上述溶液有滴，把一滴该溶液滴入盛水的撒有痱子粉的浅盘中，待水面稳定后，得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中每个小正方形格的边长为，则可求得： （1）油酸薄膜的面积________； （2）油酸分子的直径是_______；（用、、、、表示） （3）某同学实验中最终得到的油酸分子直径数据偏大，可能是由于______； A．油膜中含有大量未溶解的酒精 B．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格 C．用注射器和量筒测体积溶液滴数时多记录了几滴 D．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开 【例题2】（2023·广东茂名·茂名市电白区电海中学校考一模）长方体形状的玻璃砖有一个表面镀银（光线不能透过），现利用“插针法”测定此玻璃砖的折射率。如题图甲所示，实