专题08 实验（考点清单）-2024-2025学年高二物理下学期期末考点大串讲（上海沪科版）

专题08 实验 考点清单（原卷版） 【思维导图】 1 【知识点讲解】 2 知识点1：验证动量守恒定律 2 知识点2：用单摆测量重力加速度的大小 3 知识点3：探究电磁感应的产生条件 5 知识点4：探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系 6 知识点5：油膜法估测分子直径 8 知识点6：探究气体等溫变化的规律 11 知识点7：测定玻璃的折射率 14 知识点8：用双缝干涉测量光的波长 18 知识点1：验证动量守恒定律 1.实验器材：斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸、圆规、铅垂线等． 2.实验过程 1）测质量：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）安装：按照如图甲所示安装实验装置．调整固定斜槽使斜槽底端水平． 3）铺纸：白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好．记下铅垂线所指的位置O. 4）放球找点：不放被撞小球，每次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所有的小球落点圈在里面．圆心P就是小球落点的平均位置． 5）碰撞找点：把被撞小球放在斜槽末端，每次让入射小球从斜槽同一高度(同步骤(4)中的高度)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，如图乙所示 . 6）验证：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：将实验器材放回原处． 3.数据处理：验证的表达式： 知识点2：用单摆测量重力加速度的大小 1.实验原理：当摆角较小时，单摆做简谐运动，其运动周期为，由此得到，因此，只要测出摆长l和振动周期T，就可以求出当地的重力加速度g的值． 2.实验器材：单摆，游标卡尺，毫米刻度尺，停表． 3.实验过程 1）让细线的一端穿过金属小球的小孔，做成单摆． 2）把细线的上端用铁夹固定在铁架台上，把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，让摆球自然下垂，在单摆平衡位置处做上标记，如图所示． 3）用毫米刻度尺量出摆线长度l′，用游标卡尺测出金属小球的直径，即得出金属小球半径r，计算出摆长. 4）把单摆从平衡位置处拉开一个很小的角度(不超过5°)，然后放开金属小球，让金属小球摆动，待摆动平稳后测出单摆完成30～50次全振动所用的时间t，计算出单摆的振动周期T. 5）根据单摆周期公式，计算当地的重力加速度． 6）改变摆长，重做几次实验． 4.数据处理 1）公式法：利用求出周期，算出三次测得的周期的平均值，然后利用公式求重力加速度． 2）图像法：根据测出的一系列摆长l对应的周期T，作的图像，由单摆周期公式得，图像应是一条过原点的直线，如图所示，求出图线的斜率k，即可利用求重力加速度． 5.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振动，且摆角小于5°. 3）选择在摆球摆到平衡位置处时开始计时，并数准全振动的次数． 4）应在小球自然下垂时用毫米刻度尺测量悬线长． 5）一般选用一米左右的细线． 【例1】．（23-24高二下·上海嘉定·期末）在“用单摆测量重力加速度大小”的实验中：由于某同学没有找到小铁球，于是他用小铁块来代替小铁球进行实验。由于铁块形状不规则，无法测出摆长，他设计了如下的实验方法：先测出使用某一长度摆线时单摆的周期，然后将单摆的摆线缩短，再测出对应的周期。他 （填“能”或“不能”）求出当地的重力加速度。如果能，请写出重力加速度的表达式，如果不能，请说明理由： 。 知识点3：探究电磁感应的产生条件 1.实验原理：由于改变闭合电路的磁通量，就可以使闭合电路产生感应电流，感应电流的有无可通过连接在电路中的电流表的指针是否偏转来判定,实验中应注意探究改变闭合电路磁通量的多种方式 2.实验器材：条形磁铁、零刻度在刻度盘中央的电流表、用软铁棒做铁芯的线圈A、无铁芯的内径略大于线圈A外径的线圈B、千电池若干节、开关、滑动变阻器、导线若干 3实验步骤 1）按图接好电路(开关处于断开、动变阻器接入电阻较大) 2）分别闭合、断开开关，观察电流表指针的偏转情况，将结果填人表格中。 3）闭合开关后，迅速移动滑动变阻器的滑片，观察电流表指针的偏转情况并记录在表格中。 4.数据处理 分析开关5接通瞬间、接通后、断开瞬间、迅速移动滑动变阻器滑片情况下，线圈B中的通量及其变化情况，归纳产生感应电流的条件。 5.注意事项 1）,滑动变阻器滑片移动速度不要太快,注意电路连接情况，要明确电源的电流并未进入大线圈。 2）小线圈中放入铁芯,可使实验现象更明显。 3）归纳结论时,注意从磁通量变化的角度进行分析。 知识点4：探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系 1.实验原理 1）实验电路图(如图所示)： 2）实验方法采用控制变量法 ①n1、U1一定，研究n2和U2的关系． ②n2、U1一定，研究n1和U2的关系． 2.实验器材：学生电源(低压交流电源，小于12 V)1个、可拆变压器1个、多用电表1个、导线若干． 3.实验过程 1）保持原线圈的匝数n1和电压U1不变，改变副线圈的匝数n2，研究n2对副线圈电压U2的影响． ①估计被测电压的大致范围，选择多用电表交流电压挡适当量程，若不知道被测电压的大致范围，则应选择交流电压挡的最大量程进行测量． ②组装可拆变压器：把两个线圈穿在铁芯上，闭合铁芯，用交流电压挡测量输入、输出电压． 2）保持副线圈的匝数n2和原线圈两端的电压U1不变，研究原线圈的匝数对副线圈电压的影响．重复1）中步骤． 4.数据处理 由数据分析变压器原、副线圈两端电压U1、U2之比与原、副线圈的匝数n1、n2之比的关系． 5.注意事项 1）在改变学生电源电压、线圈匝数前均要先断开电源开关，再进行操作． 2）为了人身安全，学生电源的电压不能超过12 V，通电时不能用手接触裸露的导线和接线柱． 3）为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量． 【典例分析】 【例2】．（23-24高二下·上海嘉定·期末）在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中： (1)除导线和可拆变压器外，下列器材中还需要用到的是（　　） A．干电池组 B．滑动变阻器 C．学生电源 D．直流电压表 E．多用电表 F．条形磁铁 (2)某同学多次改变原、副线圈的匝数，测量并记录多组输入、输出电压值，数据如下：为得出规律还需要根据所得数据计算 ，在误差允许范围内，表中数据基本符合 的规律。 原线圈匝数n1（匝） 副线圈匝数n2 （匝） 输入电压U1（V） 输出电压U2（V） 100 200 4.32 8.27 100 800 4.32 33.9 400 800 4.33 8.26 400 1600 4.33 16.52 (3)如图所示，可拆变压器铁芯由U形部分P和横档部分Q组合而成，为减少铁芯中的涡流损耗，横档部分Q中绝缘硅钢片的堆叠方式应为（　　） A． B． C． 知识点5：油膜法估测分子直径 1.实验原理：为了估测油酸分子的大小，我们把1滴油酸滴在水面上，水面上会形成一层油膜，油膜是由单层油酸分子（C17H33COOH）中的烃基 C17H33- 组成的。 尽管油酸分子有着复杂的结构和形状，分子间也存在着间隙，但在估测其大小时，可以把它简化为球形处理，并认为它们紧密排布（图1.2-1）。测出油膜的厚度d，它就相当于分子的直径。 实验中，为了使油酸充分展开，获得一块单分子油膜，我们需要将油酸在酒精中稀释后再滴入水中。这样的油酸酒精溶液滴在水面，溶液中的酒精将溶于水并很快挥发，从而获得纯油酸形成的油膜。 这里可以粗略地认为，油膜的厚度等于1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V与它在水面上摊开的面积S之比，即。 2.实验器材：盛水浅盘、注射器(或滴管)、容量瓶、坐标纸、玻璃板、爽身粉、油酸酒精溶液、量筒、彩笔． 3.实验过程 1）配制油酸酒精溶液，取纯油酸1 mL，注入500 mL的容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面达到500 mL刻度线为止． 2）用注射器(或滴管)将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并记下量筒内增加一定体积Vn时的滴数n，算出每滴油酸酒精溶液的体积V0. 3）在浅盘里盛上约2 cm深的水，一只手捏住盛有爽身粉的布袋，另一只手拍打，将爽身粉均匀地撒在水面上（图1.2-3甲）。然后，用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液（图1.2-3乙），油酸立即在水面散开，形成一块油膜。油膜上没有爽身粉，可以清楚地看出它的轮廓（图1.2-3丙）。待油膜形状稳定后，将事先准备好的带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描下薄膜的形状（图1.2-3丁） 4）根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格，计算轮廓范围内正方形的个数(求面积时以坐标纸上边长为1 cm的正方形为单位计算轮廓内正方形的个数)，不足半个的舍去，多于半个的算一个。然后，把正方形的个数乘单个正方形的面积就得到油膜的面积S． 5）根据油酸酒精溶液的配制比例，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V，并代入公式，算出油酸薄膜的厚度d. 6）重复以上实验步骤，多测几次油酸薄膜的厚度，并求平均值，即为油酸分子直径的大小． 4.数据分析 用1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V和该油膜面积S计算出油膜厚度，即油酸分子的直径，大量实验结果表明，尽管所用的测定分子大小的方法不同，测出的结果也有差异，但数量级是一致的。除了一些有机物质的大分子外，多数分子大小的数量级为10-10m 6.注意事项 1）油酸酒精溶液配制后不要长时间放置，以免浓度改变，产生较大的实验误差. 2）实验前应注意，浅盘应洗干净，否则难以形成油膜;痱子粉的用量不要太多，否则不易成功.撒完痱子粉后，浅盘中的水面应保持平衡，痱子粉应均匀浮在水面上. 3）向水面滴一滴油酸酒精溶液.滴油酸酒精溶液的滴管口应在离水面1cm之内，否则油膜难以形成. 4）要待油膜形状稳定后，再画轮廓. 5）运用数格子法测油膜面积大于半格的算一格，小于半格的舍去这种方法所取方格的单位越小，计算的面积误差越小. 6）本实验只要求估算分子大小，实验结果数量级符合要求即可. 知识点6：探究气体等溫变化的规律 1.实验原理：针对气体的研究，我们可以先选定一个热力学系统，比如一定质量的空气，在温度不变的情况下，测量气体在不同体积时的压强，再分析气体压强与体积的关系。 利用注射器选取一段空气柱为研究对象，如图2.2-1，注射器下端的开口有橡胶套，它和柱塞一起把一段空气柱封闭。在实验过程中，一方面让空气柱内气体的质量不变；另一方面，让空气柱的体积变化不要太快，保证温度不发生明显的变化。 2.实验器材：注射器、橡胶套、压力表(如图所示) 3.数据获取：空气的压强p可以从仪器上方的压力表读出，空气柱的长度l可以在玻璃管侧的刻度尺上读出，空气柱的长度l与横截面积S的乘积就是它的体积V.把柱塞缓慢地向下压或向上拉，读出空气柱的长度与压强的几组数据． 3.数据处理：在等温过程中，气体的压强和体积的关系在p－V图像中呈现为双曲线的一支，如图甲所示．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，如图乙所示．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接，容易得出相关的对实验研究有用的参数． 4.实验结论 一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比，所以p－V图线是双曲线的一支，但不同温度下的图线是不同的．如图是一定质量的气体分别在T1、T2温度下等温变化的p－V图线，其中温度较高的是T2. 5.注意事项 1）实验前检查注射器的气密性。 2）本实验应用控制变量法，探究在气体质量和温度不变的情况下(即等温过程)，气体的压强和体积的关系． 3）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． 4）实验中所用的压力表精度较高，而气柱长度是直接在刻度尺上读出的，其误差会直接影响实验结果。 【例3】．（23-24高二下·上海浦东新·期末）实验：如图甲所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，操作步骤如下： ① 在注射器内用活塞封闭一定质量的气体，将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐次连接起来； ② 缓慢移动活塞至某位置，待示数稳定后记录此时注射器内封闭气体射的体积和由计算机显示的气体压强值； ③ 重复上述步骤② ，多次测量并记录； ④ 根据记录的数据，作出相应图像，分析得出结论。 (1)实验过程中，下列说法正确的（    ） A．推拉活塞时，动作要快，以免气体进入或漏出 B．活塞移至某位置时，应迅速记录此时注射器内气柱的长度和气体的压强值 C．推拉活塞时，手不可以握住注射器气体部分 (2)某同学测出了注射器内封闭气体的几组压强p和体积V的值后，以p为纵轴、为横轴，画出图像如图乙所示，则产生的可能原因是（    ） A．实验过程中气体温度升高 B．实验过程中气体温度降低 C．实验过程中有漏气现象 (3)在不同温度环境下，另一位同学重复了上述实验，实验操作和数据处理均正确，环境温度分别为、，且。在如图所示的四幅图中，可能正确反映相关物理量之间关系的是______（选填选项前下的字母）。 A． B． C． D． 知识点7：测定玻璃的折射率 1.实验原理:当光以一定的入射角透过一块两面平行的玻璃砖时，只要找出与入射光线AO相对应的出射光线O′D，就能够画出光从空气射入玻璃后的折射光线 OO′，于是就能测量入射角θ1、折射角θ2。 再根据或计算出玻璃的折射率。 入射光线确认：在玻璃砖的一侧插两个大头针 A、B，AB 的延长线与直线 a 的交点就是O。眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使B把A挡住，入射光沿AB连线方向。 折射光线确认：在眼睛这一侧再插第三个大头针 C，使它把A、B都挡住，插第四个大头针D，使它把前三个大头针都挡住，那么，后两个大头针就确定了从玻璃砖射出的光线。 如图所示，当光线AO以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线O′B，从而画出折射光线OO′，求出折射角θ2， 2.实验器材：木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔． 3.实验过程 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点的法线MM′. 3）画出线段AO作为入射光线，并在AO上插上P1、P2两根大头针． 4）在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线aa′对齐，并画出另一条长边的对齐线bb′. 5）眼睛在bb′的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使P1的像被P2的像挡住，然后在眼睛这一侧插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，再插上P4，使P4挡住P1、P2的像和P3. 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′得到线段OO′. 7）用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2. 8）改变入射角，重复实验． 4.数据处理 1）计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2.算出不同入射角时的，并取平均值． 2）图像法：改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作的图像，由可知图像应是过原点的直线，如图所示，其斜率为折射率． 3）“单位圆”法：以入射点O为圆心，以一定的长度R为半径画圆，如图所示，，，，则.只要用刻度尺量出的长度就可以求出n. 5.注意事项 1)玻璃砖作为光学元件，应注意保护它的光学面。不能用铅笔直接沿玻璃砖表面画界面线。 2)在实验过程中,玻璃砖两个界面应始终与所作的界面线对齐,不能随意移。 3）P1和P2、P2和01之间，P3和P4之间、P3和02之间的距离要稍大一些。 4）入射角不能太大，也不能太小，在20°~70°之间为宜。 5）尽可能将大头针竖直地插在铺有白纸的木板上。 6）玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5cm以上。 7）不能把边界线和入射光线画的过粗。 【例4】．6．（23-24高二下·上海·期末）某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界而aa'和bb'。O为直线AO与aa'的交点。在直线OA上竖直地插上P1、P2两枚大头针。 (1)该同学接下来要完成的必要步骤有 A．插上大头针P3，使P3仅挡住P2的像 B．插上大头针P3，使P3挡住P1和P2的像 C．插上大头针P4，使P4仅挡住P3的像 D．插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像 (2)下列哪些措施能够提高实验准确程度 。 A．选用两光学表面间距大的玻璃砖 B．选用两光学表面平行的玻璃砖 C．选用粗的大头针完成实验 D．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些 (3)该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN'的垂线，垂足分别为C、D点，如图所示，则玻璃的折射率 n= (用图中线段的字母表示) (4)如图所示，该同学在实验中将玻璃砖界面 aa'和 bb'的间距画得过宽。若其他操作正确，则折射率的测量值 (选填“大于”“小于’或“等于”)准确值。 (5)某同学用类似方法测量玻璃的折射率，在他画出的垂线AB上竖直插上了P1、P2两枚大头针，但在半圆形玻璃砖的右侧区域内，不管眼睛在何处，都无法透过玻璃砖同时看到P1、P2的像，原因是 。 知识点8：用双缝干涉测量光的波长 1.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)条纹间距Δx与双缝间距d、双缝到屏的距离l、单色光波长λ之间满足. 2.实验过程 1)观察双缝干涉图样 ①将光源、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遮光筒轴线到达光屏． ④安装单缝和双缝，尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上，使单缝与双缝平行，二者间距约为5～10 cm. ⑤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，记下此时手轮上的读数，将该条纹记为第1条亮条纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数，将该条纹记为第n条亮条纹． ③用刻度尺测量双缝与光屏间距离l(d是已知的)． ④改变双缝间的距离d，双缝到屏的距离l，重复测量． 3.数据处理 1）条纹间距.相邻两条亮条纹间的距离需用测量头测出。测量头通常有两种（图 4.4-2），但都由分划板、目镜、手轮等构成 转动手轮，分划板会左右移动。测量时，应使分划板的中心刻线与条纹的中心对齐（图 4.4-3），记下此时手轮上的读数。然后转动测量头，使分划板中心刻线与另一条纹的中心对齐，再次记下手轮上的读数。两次读数之差表示这两个条纹间的距离。 为了减小测量误差，可测多个亮条纹间的距离，再求出相邻两个条纹间的距离。例如，可测n个亮条纹间的距离a，再求出相邻两个亮条纹间的距离。 2）波长. 3）计算多组数据，求λ的平均值． 4.注意事项 1）安装时，注意使光源、透镜、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、双缝平行且间距适当． 2）光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近．仪器所用的灯泡，其灯丝冷电阻较小，如果一开始就用12V电压，往往会由于电流过大而使电源的保险丝烧断或过载保护因此，加在灯泡上的电压应逐挡升高至12V,使用时不得超过12V。建议使用汽车或摩托车双灯丝灯泡，可直接打到12V。 3）调节的基本依据：照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒不共轴；干涉条纹不清晰，一般原因是单缝与双缝不平行． 4）在读取a1至a2的整个过程中，不能拨动拨杆或转动测量头,否则会引起干涉条纹移动而使读数无效。 5）测量条纹间距时,测量头中分划板中心线必须与条纹的中央对齐 6）本实验仪器型号不同,则测量头也不同，须掌握正确读数方法。 1 / 20 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题08 实验 考点清单（解析版） 【思维导图】 1 【知识点讲解】 2 知识点1：验证动量守恒定律 2 知识点2：用单摆测量重力加速度的大小 3 知识点3：探究电磁感应的产生条件 5 知识点4：探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系 6 知识点5：油膜法估测分子直径 9 知识点6：探究气体等溫变化的规律 12 知识点7：测定玻璃的折射率 15 知识点8：用双缝干涉测量光的波长 21 知识点1：验证动量守恒定律 1.实验器材：斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸、圆规、铅垂线等． 2.实验过程 1）测质量：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）安装：按照如图甲所示安装实验装置．调整固定斜槽使斜槽底端水平． 3）铺纸：白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好．记下铅垂线所指的位置O. 4）放球找点：不放被撞小球，每次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所有的小球落点圈在里面．圆心P就是小球落点的平均位置． 5）碰撞找点：把被撞小球放在斜槽末端，每次让入射小球从斜槽同一高度(同步骤(4)中的高度)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，如图乙所示 . 6）验证：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：将实验器材放回原处． 3.数据处理：验证的表达式： 知识点2：用单摆测量重力加速度的大小 1.实验原理：当摆角较小时，单摆做简谐运动，其运动周期为，由此得到，因此，只要测出摆长l和振动周期T，就可以求出当地的重力加速度g的值． 2.实验器材：单摆，游标卡尺，毫米刻度尺，停表． 3.实验过程 1）让细线的一端穿过金属小球的小孔，做成单摆． 2）把细线的上端用铁夹固定在铁架台上，把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，让摆球自然下垂，在单摆平衡位置处做上标记，如图所示． 3）用毫米刻度尺量出摆线长度l′，用游标卡尺测出金属小球的直径，即得出金属小球半径r，计算出摆长. 4）把单摆从平衡位置处拉开一个很小的角度(不超过5°)，然后放开金属小球，让金属小球摆动，待摆动平稳后测出单摆完成30～50次全振动所用的时间t，计算出单摆的振动周期T. 5）根据单摆周期公式，计算当地的重力加速度． 6）改变摆长，重做几次实验． 4.数据处理 1）公式法：利用求出周期，算出三次测得的周期的平均值，然后利用公式求重力加速度． 2）图像法：根据测出的一系列摆长l对应的周期T，作的图像，由单摆周期公式得，图像应是一条过原点的直线，如图所示，求出图线的斜率k，即可利用求重力加速度． 5.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振动，且摆角小于5°. 3）选择在摆球摆到平衡位置处时开始计时，并数准全振动的次数． 4）应在小球自然下垂时用毫米刻度尺测量悬线长． 5）一般选用一米左右的细线． 【例1】．（23-24高二下·上海嘉定·期末）在“用单摆测量重力加速度大小”的实验中：由于某同学没有找到小铁球，于是他用小铁块来代替小铁球进行实验。由于铁块形状不规则，无法测出摆长，他设计了如下的实验方法：先测出使用某一长度摆线时单摆的周期，然后将单摆的摆线缩短，再测出对应的周期。他 （填“能”或“不能”）求出当地的重力加速度。如果能，请写出重力加速度的表达式，如果不能，请说明理由： 。 【答案】 能 见解析 【详解】[1][2]设初始时摆长为L，则由单摆公式有 整理有 由于减少后周期变为，则有 解得 知识点3：探究电磁感应的产生条件 1.实验原理：由于改变闭合电路的磁通量，就可以使闭合电路产生感应电流，感应电流的有无可通过连接在电路中的电流表的指针是否偏转来判定,实验中应注意探究改变闭合电路磁通量的多种方式 2.实验器材：条形磁铁、零刻度在刻度盘中央的电流表、用软铁棒做铁芯的线圈A、无铁芯的内径略大于线圈A外径的线圈B、千电池若干节、开关、滑动变阻器、导线若干 3实验步骤 1）按图接好电路(开关处于断开、动变阻器接入电阻较大) 2）分别闭合、断开开关，观察电流表指针的偏转情况，将结果填人表格中。 3）闭合开关后，迅速移动滑动变阻器的滑片，观察电流表指针的偏转情况并记录在表格中。 4.数据处理 分析开关5接通瞬间、接通后、断开瞬间、迅速移动滑动变阻器滑片情况下，线圈B中的通量及其变化情况，归纳产生感应电流的条件。 5.注意事项 1）,滑动变阻器滑片移动速度不要太快,注意电路连接情况，要明确电源的电流并未进入大线圈。 2）小线圈中放入铁芯,可使实验现象更明显。 3）归纳结论时,注意从磁通量变化的角度进行分析。 知识点4：探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系 1.实验原理 1）实验电路图(如图所示)： 2）实验方法采用控制变量法 ①n1、U1一定，研究n2和U2的关系． ②n2、U1一定，研究n1和U2的关系． 2.实验器材：学生电源(低压交流电源，小于12 V)1个、可拆变压器1个、多用电表1个、导线若干． 3.实验过程 1）保持原线圈的匝数n1和电压U1不变，改变副线圈的匝数n2，研究n2对副线圈电压U2的影响． ①估计被测电压的大致范围，选择多用电表交流电压挡适当量程，若不知道被测电压的大致范围，则应选择交流电压挡的最大量程进行测量． ②组装可拆变压器：把两个线圈穿在铁芯上，闭合铁芯，用交流电压挡测量输入、输出电压． 2）保持副线圈的匝数n2和原线圈两端的电压U1不变，研究原线圈的匝数对副线圈电压的影响．重复1）中步骤． 4.数据处理 由数据分析变压器原、副线圈两端电压U1、U2之比与原、副线圈的匝数n1、n2之比的关系． 5.注意事项 1）在改变学生电源电压、线圈匝数前均要先断开电源开关，再进行操作． 2）为了人身安全，学生电源的电压不能超过12 V，通电时不能用手接触裸露的导线和接线柱． 3）为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量． 【典例分析】 【例2】．（23-24高二下·上海嘉定·期末）在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中： (1)除导线和可拆变压器外，下列器材中还需要用到的是（　　） A．干电池组 B．滑动变阻器 C．学生电源 D．直流电压表 E．多用电表 F．条形磁铁 (2)某同学多次改变原、副线圈的匝数，测量并记录多组输入、输出电压值，数据如下：为得出规律还需要根据所得数据计算 ，在误差允许范围内，表中数据基本符合 的规律。 原线圈匝数n1（匝） 副线圈匝数n2 （匝） 输入电压U1（V） 输出电压U2（V） 100 200 4.32 8.27 100 800 4.32 33.9 400 800 4.33 8.26 400 1600 4.33 16.52 (3)如图所示，可拆变压器铁芯由U形部分P和横档部分Q组合而成，为减少铁芯中的涡流损耗，横档部分Q中绝缘硅钢片的堆叠方式应为（　　） A． B． C． 【答案】(1)CE (2) 和 变压器原副线圈的电压之比等于匝数之比 (3)B 【详解】（1）在 探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，使用的是低压交流电源，所以不需要干电池，磁场是利用了电流的磁效应，所以也不需要条形磁铁，测量线圈两端的电压需要使用多用电表的交流电压挡，不需要直流电压表和直流电流表。本实验不需要滑动变阻器控制电流，故不需要滑动变阻器。 故选CE。 （2）[1] 为得出规律还需要根据所得数据计算 、和 。 第一组数据，线圈的匝数比 ，电压之比 第二组数据，线圈的匝数比 ，电压之比 ，第三组数据，线圈的匝数比 ，电压之比 ，第四组数据，线圈的匝数比 ，电压之比 [2] 在误差允许范围内，表中数据基本符合变压器原副线圈的电压之比等于匝数之比的规律。 （3）根据题意可知，由于变压器工作时会在铁芯Q中存在变化的磁通量，为了减小能量传递过程中的损失，应尽可能使铁芯Q中不产生较大的涡流，应通过相互绝缘的硅钢片使平行于efgh的各平面和平行于abfe的各平面都不能形成闭合回路，所以作为横挡的铁芯Q的硅钢片应按照平行于adhe平面的形式设计。 故选B。 知识点5：油膜法估测分子直径 1.实验原理：为了估测油酸分子的大小，我们把1滴油酸滴在水面上，水面上会形成一层油膜，油膜是由单层油酸分子（C17H33COOH）中的烃基 C17H33- 组成的。 尽管油酸分子有着复杂的结构和形状，分子间也存在着间隙，但在估测其大小时，可以把它简化为球形处理，并认为它们紧密排布（图1.2-1）。测出油膜的厚度d，它就相当于分子的直径。 实验中，为了使油酸充分展开，获得一块单分子油膜，我们需要将油酸在酒精中稀释后再滴入水中。这样的油酸酒精溶液滴在水面，溶液中的酒精将溶于水并很快挥发，从而获得纯油酸形成的油膜。 这里可以粗略地认为，油膜的厚度等于1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V与它在水面上摊开的面积S之比，即。 2.实验器材：盛水浅盘、注射器(或滴管)、容量瓶、坐标纸、玻璃板、爽身粉、油酸酒精溶液、量筒、彩笔． 3.实验过程 1）配制油酸酒精溶液，取纯油酸1 mL，注入500 mL的容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面达到500 mL刻度线为止． 2）用注射器(或滴管)将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并记下量筒内增加一定体积Vn时的滴数n，算出每滴油酸酒精溶液的体积V0. 3）在浅盘里盛上约2 cm深的水，一只手捏住盛有爽身粉的布袋，另一只手拍打，将爽身粉均匀地撒在水面上（图1.2-3甲）。然后，用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液（图1.2-3乙），油酸立即在水面散开，形成一块油膜。油膜上没有爽身粉，可以清楚地看出它的轮廓（图1.2-3丙）。待油膜形状稳定后，将事先准备好的带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描下薄膜的形状（图1.2-3丁） 4）根据画有油膜轮廓的玻璃板上的坐标方格，计算轮廓范围内正方形的个数(求面积时以坐标纸上边长为1 cm的正方形为单位计算轮廓内正方形的个数)，不足半个的舍去，多于半个的算一个。然后，把正方形的个数乘单个正方形的面积就得到油膜的面积S． 5）根据油酸酒精溶液的配制比例，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V，并代入公式，算出油酸薄膜的厚度d. 6）重复以上实验步骤，多测几次油酸薄膜的厚度，并求平均值，即为油酸分子直径的大小． 4.数据分析 用1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V和该油膜面积S计算出油膜厚度，即油酸分子的直径，大量实验结果表明，尽管所用的测定分子大小的方法不同，测出的结果也有差异，但数量级是一致的。除了一些有机物质的大分子外，多数分子大小的数量级为10-10m 6.注意事项 1）油酸酒精溶液配制后不要长时间放置，以免浓度改变，产生较大的实验误差. 2）实验前应注意，浅盘应洗干净，否则难以形成油膜;痱子粉的用量不要太多，否则不易成功.撒完痱子粉后，浅盘中的水面应保持平衡，痱子粉应均匀浮在水面上. 3）向水面滴一滴油酸酒精溶液.滴油酸酒精溶液的滴管口应在离水面1cm之内，否则油膜难以形成. 4）要待油膜形状稳定后，再画轮廓. 5）运用数格子法测油膜面积大于半格的算一格，小于半格的舍去这种方法所取方格的单位越小，计算的面积误差越小. 6）本实验只要求估算分子大小，实验结果数量级符合要求即可. 知识点6：探究气体等溫变化的规律 1.实验原理：针对气体的研究，我们可以先选定一个热力学系统，比如一定质量的空气，在温度不变的情况下，测量气体在不同体积时的压强，再分析气体压强与体积的关系。 利用注射器选取一段空气柱为研究对象，如图2.2-1，注射器下端的开口有橡胶套，它和柱塞一起把一段空气柱封闭。在实验过程中，一方面让空气柱内气体的质量不变；另一方面，让空气柱的体积变化不要太快，保证温度不发生明显的变化。 2.实验器材：注射器、橡胶套、压力表(如图所示) 3.数据获取：空气的压强p可以从仪器上方的压力表读出，空气柱的长度l可以在玻璃管侧的刻度尺上读出，空气柱的长度l与横截面积S的乘积就是它的体积V.把柱塞缓慢地向下压或向上拉，读出空气柱的长度与压强的几组数据． 3.数据处理：在等温过程中，气体的压强和体积的关系在p－V图像中呈现为双曲线的一支，如图甲所示．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，如图乙所示．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接，容易得出相关的对实验研究有用的参数． 4.实验结论 一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比，所以p－V图线是双曲线的一支，但不同温度下的图线是不同的．如图是一定质量的气体分别在T1、T2温度下等温变化的p－V图线，其中温度较高的是T2. 5.注意事项 1）实验前检查注射器的气密性。 2）本实验应用控制变量法，探究在气体质量和温度不变的情况下(即等温过程)，气体的压强和体积的关系． 3）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． 4）实验中所用的压力表精度较高，而气柱长度是直接在刻度尺上读出的，其误差会直接影响实验结果。 【例3】．（23-24高二下·上海浦东新·期末）实验：如图甲所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，操作步骤如下： ① 在注射器内用活塞封闭一定质量的气体，将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐次连接起来； ② 缓慢移动活塞至某位置，待示数稳定后记录此时注射器内封闭气体射的体积和由计算机显示的气体压强值； ③ 重复上述步骤② ，多次测量并记录； ④ 根据记录的数据，作出相应图像，分析得出结论。 (1)实验过程中，下列说法正确的（    ） A．推拉活塞时，动作要快，以免气体进入或漏出 B．活塞移至某位置时，应迅速记录此时注射器内气柱的长度和气体的压强值 C．推拉活塞时，手不可以握住注射器气体部分 (2)某同学测出了注射器内封闭气体的几组压强p和体积V的值后，以p为纵轴、为横轴，画出图像如图乙所示，则产生的可能原因是（    ） A．实验过程中气体温度升高 B．实验过程中气体温度降低 C．实验过程中有漏气现象 (3)在不同温度环境下，另一位同学重复了上述实验，实验操作和数据处理均正确，环境温度分别为、，且。在如图所示的四幅图中，可能正确反映相关物理量之间关系的是______（选填选项前下的字母）。 A． B． C． D． 【答案】(1)C (2)A (3)BC 【详解】（1）A．推拉活塞时动作过快，实验过程中会使气体的温度发生变化，故A错误； B．活塞移至某位置时，要等稳定后记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值，故B错误； C．推拉活塞时，手不可以握住注射器气体部分，以保证气体的温度不变，故C正确； 故选C。 （2）图像发生了弯曲，因图像向上弯曲，斜率变大，故可能是气体的温度升高了，或者质量变大了，故A正确，BC错误。 故选A。 （3）AB．由于实验操作和数据处理均正确，同体积情况下，则温度高对应压强大，乘积较大的是对应的图线，故B正确，A错误； CD．因为相同体积下，即相同分子数密度情况下，温度越高，气体压强越大，则斜率越大的对应的温度越高，故C正确，D错误。 故选BC。 知识点7：测定玻璃的折射率 1.实验原理:当光以一定的入射角透过一块两面平行的玻璃砖时，只要找出与入射光线AO相对应的出射光线O′D，就能够画出光从空气射入玻璃后的折射光线 OO′，于是就能测量入射角θ1、折射角θ2。 再根据或计算出玻璃的折射率。 入射光线确认：在玻璃砖的一侧插两个大头针 A、B，AB 的延长线与直线 a 的交点就是O。眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使B把A挡住，入射光沿AB连线方向。 折射光线确认：在眼睛这一侧再插第三个大头针 C，使它把A、B都挡住，插第四个大头针D，使它把前三个大头针都挡住，那么，后两个大头针就确定了从玻璃砖射出的光线。 如图所示，当光线AO以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线O′B，从而画出折射光线OO′，求出折射角θ2， 2.实验器材：木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔． 3.实验过程 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点的法线MM′. 3）画出线段AO作为入射光线，并在AO上插上P1、P2两根大头针． 4）在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线aa′对齐，并画出另一条长边的对齐线bb′. 5）眼睛在bb′的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使P1的像被P2的像挡住，然后在眼睛这一侧插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，再插上P4，使P4挡住P1、P2的像和P3. 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′得到线段OO′. 7）用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2. 8）改变入射角，重复实验． 4.数据处理 1）计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2.算出不同入射角时的，并取平均值． 2）图像法：改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作的图像，由可知图像应是过原点的直线，如图所示，其斜率为折射率． 3）“单位圆”法：以入射点O为圆心，以一定的长度R为半径画圆，如图所示，，，，则.只要用刻度尺量出的长度就可以求出n. 5.注意事项 1)玻璃砖作为光学元件，应注意保护它的光学面。不能用铅笔直接沿玻璃砖表面画界面线。 2)在实验过程中,玻璃砖两个界面应始终与所作的界面线对齐,不能随意移。 3）P1和P2、P2和01之间，P3和P4之间、P3和02之间的距离要稍大一些。 4）入射角不能太大，也不能太小，在20°~70°之间为宜。 5）尽可能将大头针竖直地插在铺有白纸的木板上。 6）玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5cm以上。 7）不能把边界线和入射光线画的过粗。 【例4】．6．（23-24高二下·上海·期末）某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界而aa'和bb'。O为直线AO与aa'的交点。在直线OA上竖直地插上P1、P2两枚大头针。 (1)该同学接下来要完成的必要步骤有 A．插上大头针P3，使P3仅挡住P2的像 B．插上大头针P3，使P3挡住P1和P2的像 C．插上大头针P4，使P4仅挡住P3的像 D．插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像 (2)下列哪些措施能够提高实验准确程度 。 A．选用两光学表面间距大的玻璃砖 B．选用两光学表面平行的玻璃砖 C．选用粗的大头针完成实验 D．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些 (3)该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN'的垂线，垂足分别为C、D点，如图所示，则玻璃的折射率 n= (用图中线段的字母表示) (4)如图所示，该同学在实验中将玻璃砖界面 aa'和 bb'的间距画得过宽。若其他操作正确，则折射率的测量值 (选填“大于”“小于’或“等于”)准确值。 (5)某同学用类似方法测量玻璃的折射率，在他画出的垂线AB上竖直插上了P1、P2两枚大头针，但在半圆形玻璃砖的右侧区域内，不管眼睛在何处，都无法透过玻璃砖同时看到P1、P2的像，原因是 。 【答案】(1)BD (2)AD (3) (4)小于 (5)见解析 【详解】（1）该同学接下来要完成的必要步骤有：插上大头针P3，使P3挡住P1和P2的像; 插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像，BD正确，AC错误。 故选BD。 （2）测玻璃的折射率关键是根据入射光线和出射光线确定在玻璃中的传播光线，因此选用光学表面间距适当大的玻璃砖以及使插在玻璃砖同侧的两枚大头针的距离大一些都有利于提高实验准确程度，减小误差；两光学表面是否平行不影响折射率的测量，为减小误差，应选用细长的大头针，AD正确，BC错误。 故选AD。 （3）根据折射定律得玻璃砖的折射率 （4）在图示中的画法，会导致偏大，故折射率偏小。 （5）光线垂直进入玻璃砖后到达圆弧面上的入射角大于临界角，发生了全反射现象，光线不能从圆弧面射出。 知识点8：用双缝干涉测量光的波长 1.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)条纹间距Δx与双缝间距d、双缝到屏的距离l、单色光波长λ之间满足. 2.实验过程 1)观察双缝干涉图样 ①将光源、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遮光筒轴线到达光屏． ④安装单缝和双缝，尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上，使单缝与双缝平行，二者间距约为5～10 cm. ⑤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，记下此时手轮上的读数，将该条纹记为第1条亮条纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数，将该条纹记为第n条亮条纹． ③用刻度尺测量双缝与光屏间距离l(d是已知的)． ④改变双缝间的距离d，双缝到屏的距离l，重复测量． 3.数据处理 1）条纹间距.相邻两条亮条纹间的距离需用测量头测出。测量头通常有两种（图 4.4-2），但都由分划板、目镜、手轮等构成 转动手轮，分划板会左右移动。测量时，应使分划板的中心刻线与条纹的中心对齐（图 4.4-3），记下此时手轮上的读数。然后转动测量头，使分划板中心刻线与另一条纹的中心对齐，再次记下手轮上的读数。两次读数之差表示这两个条纹间的距离。 为了减小测量误差，可测多个亮条纹间的距离，再求出相邻两个条纹间的距离。例如，可测n个亮条纹间的距离a，再求出相邻两个亮条纹间的距离。 2）波长. 3）计算多组数据，求λ的平均值． 4.注意事项 1）安装时，注意使光源、透镜、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、双缝平行且间距适当． 2）光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近．仪器所用的灯泡，其灯丝冷电阻较小，如果一开始就用12V电压，往往会由于电流过大而使电源的保险丝烧断或过载保护因此，加在灯泡上的电压应逐挡升高至12V,使用时不得超过12V。建议使用汽车或摩托车双灯丝灯泡，可直接打到12V。 3）调节的基本依据：照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒不共轴；干涉条纹不清晰，一般原因是单缝与双缝不平行． 4）在读取a1至a2的整个过程中，不能拨动拨杆或转动测量头,否则会引起干涉条纹移动而使读数无效。 5）测量条纹间距时,测量头中分划板中心线必须与条纹的中央对齐 6）本实验仪器型号不同,则测量头也不同，须掌握正确读数方法。 1 / 23 学科网（北京）股份有限公司 $$