3模块7 专题20 机械振动 热学和光学实验-【备考最优解】2025版高考物理二轮专题复习教用课件

该高中物理高考复习课件聚焦机械振动、热学和光学实验三大模块，严格对接高考评价体系。通过近三年考频分析明确核心考点，如用单摆测重力加速度（7卷7考）、光学实验（8卷8考），系统梳理原型实验与创新拓展考向，归纳游标卡尺读数、图像法处理数据等常考题型，备考针对性强。 课件亮点在于“真题精讲+素养导向”，如2023重庆卷单摆实验结合游标卡尺读数与周期公式应用，培养科学思维；油膜法实验通过微量累积法提升科学探究能力。提炼l-T²图像斜率求g、折射定律几何关系分析等方法，帮助学生掌握实验原理与数据处理技巧，助力教师精准教学，高效冲刺高考。

专题二十　机械振动　 热学和光学实验 二 轮 专 题 复 习 命题点1 1 命题点2 2 命题点3 3 内容 索引 命题点1 PART 01 第一部分 命题点1　用单摆测量重力加速度 近3年7卷7考 　　考向1　原型实验 　　　(2023·重庆卷，T11)某实验小组用单摆测量重力加速度。所用实验器材有摆球、长度可调的轻质摆线、刻度尺、50分度的游标卡尺、摄像装置等。 (1)用游标卡尺测量摆球直径d。当量爪并拢时，游 标尺和主尺的零刻度线对齐。放置摆球后游标卡尺 示数如图甲所示，则摆球的直径d为________mm。 [解析]　用游标卡尺测量摆球直径d＝19 mm＋0.02 mm×10＝19.20 mm。 19.20 返回导航 二 轮 专 题 复 习 (2)用摆线和摆球组成单摆，如图乙所示。当摆线长 度l＝990.1 mm时，记录并分析单摆的振动视频，得 到单摆的振动周期T＝2.00 s，由此算得重力加速度g 为________m/s2(保留3位有效数字)。 9.86 返回导航 二 轮 专 题 复 习 返回导航 二 轮 专 题 复 习 [答案]　见解析 返回导航 二 轮 专 题 复 习 命题视角：本题主要考查了游标卡尺的读数，单摆周期公式和图像分析。 方法技巧：解题的关键是知道实验原理，通过单摆周期公式求重力加速度。 返回导航 二 轮 专 题 复 习 【变式训练】(2024·山东烟台市期末)某同学用图甲所示的实验装置做“用单摆测重力加速度”的实验。细线的一端固定在一力传感器触点上，力传感器与电脑屏幕相连，能直观显示细线的拉力大小随时间的变化情况，在摆球的平衡位置处安放一个光电门，连接数字计时器，记录小球经过光电门的次数及时间。 返回导航 二 轮 专 题 复 习 (1)用游标卡尺测量摆球直径d，结果如图乙所示，则摆球直径d＝________cm。 解析：摆球直径d＝12 mm＋8×0.05 mm＝12.40 mm＝1.240 cm。 1.240 返回导航 二 轮 专 题 复 习 (2)将摆球从平衡位置拉开一个合适的角度，由静止释放摆球，摆球在竖直平面内稳定摆动后，启动数字计时器，摆球某次通过光电门时从1开始计数计时，当摆球第n次(n为大于3的奇数)通过光电门时停止计时，记录的时 间为t，此单摆的周期T＝________(用t、n表示)。此过程中计算机屏幕上得到如图丙所示的F－t图像，可知图像中两相邻峰值之间的时间间隔为________。 返回导航 二 轮 专 题 复 习 返回导航 二 轮 专 题 复 习 (3)若在某次实验时该同学未测量摆球直径d，在测得多组细线长度l和对应的周期T后，画出l－T2图像。在图线上选取M、N两个点，找到两点相应的横、纵坐标。如图丁所示，利用该两点的坐标可得重力加速度表达式g＝____________，理论上图线在纵轴截距的绝对值等于___________________。 返回导航 二 轮 专 题 复 习 返回导航 二 轮 专 题 复 习 　　考向2　实验创新与拓展 　　　(2024·广西卷，T11)单摆可作为研究简谐运动的理想模型。 返回导航 二 轮 专 题 复 习 (1)制作单摆时，在图甲、图乙两种单摆的悬挂方式中，选择图甲方式的目的是要保持摆动中________不变。 [解析]　选择题图甲方式的目的是要保持摆动中摆长不变。 (2)用游标卡尺测量摆球直径，测得读数如图丙，则摆球直径为________cm。 [解析]　摆球直径d＝1.0 cm＋6×0.1 mm＝1.06 cm。 摆长 1.06 返回导航 二 轮 专 题 复 习 (3)若将一个周期为T的单摆，从平衡位置拉开5°的角度释放，忽略空气阻力，摆球的振动可看为简谐运动。当地重力加速度为g，以释放时刻作为 计时起点，则摆球偏离平衡位置的位移x与时间t的关系为 ____________________________。 返回导航 二 轮 专 题 复 习 　　　(2024·湖北卷，T12)某同学设计了一个测量重力加速度大小g的实验方案，所用器材有：2 g砝码若干、托盘1个、轻质弹簧1根、米尺1把、光电门1个、数字计时器1台等。 具体步骤如下： ①将弹簧竖直悬挂在固定支架上，弹簧下面挂上装有遮光片的托盘，在托盘内放入一个砝码，如图(a)所示。 返回导航 二 轮 专 题 复 习 返回导航 二 轮 专 题 复 习 (1)由步骤④，可知振动周期T＝________。 返回导航 二 轮 专 题 复 习 (2)设弹簧的原长为l0，则l与g、l0、T的关系式为l＝________。 返回导航 二 轮 专 题 复 习 (3)由实验数据作出的l－T2图线如图(b)所示，可得g＝__________m/s2(保留3位有效数字，π2取9.87)。 9.59 返回导航 二 轮 专 题 复 习 (4)本实验的误差来源包括________(双选，填标号)。 A．空气阻力 B．弹簧质量不为零 C．光电门的位置稍微偏离托盘的平衡位置 [解析]　空气阻力的存在会影响弹簧振子的振动周期，是实验的误差来源之一，故A正确； 弹簧质量不为零导致振子在平衡位置时弹簧的长度变化，不影响其他操作，根据(3)中处理方法可知对实验结果没有影响，故B错误； 根据实验步骤可知光电门的位置稍微偏离托盘的平衡位置会影响振子周期的测量，是实验的误差来源之一，故C正确。 AC 返回导航 二 轮 专 题 复 习 命题视角：题目以“竖直面内的简谐运动测量重力加速度大小g”为命题情境，主要考查了简谐运动周期的求解、简谐运动周期公式的应用、数据处理和误差分析等知识。 方法技巧：本题是用单摆测定重力加速度实验的拓展和创新，对于此类实验要注意回顾原型实验，用原型实验的分析方法处理创新实验。 返回导航 二 轮 专 题 复 习 命题点2 PART 02 第二部分 命题点2　热学实验 近3年3卷3考 返回导航 二 轮 专 题 复 习 返回导航 二 轮 专 题 复 习 　　考向1　油膜法估测分子的大小 　　　(2024·山东泰安市二模) 微量累积法是物理学中经常用到的研究物理问题方法，如“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，就用到了这种方法。该实验的实验步骤如下： ①用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积； ②往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水。待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上； 返回导航 二 轮 专 题 复 习 ③用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定； ④将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上； ⑤将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小。 (以下计算中π取3.14) 返回导航 二 轮 专 题 复 习 (1)将1 mL的油酸溶于酒精，制成1 000 mL的油酸酒精溶液；测得1 mL的油酸酒精溶液有50滴。现取1滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是200 cm2。由此估算出油酸分子的直径为___________m(结果保留2位有效数字)。 1.0×10－9 返回导航 二 轮 专 题 复 习 (2)1滴该油酸酒精溶液含有油酸分子个数的数量级为________个(如：碳原子质量为1.992×10－26 kg，其质量的数量级为10－26 kg)。 1016 返回导航 二 轮 专 题 复 习 (3)取阿伏加德罗常数为6.02×1023 mol－1，则油酸的摩尔体积约为__________m3/mol(结果保留2位有效数字)。 3.2×10－4 返回导航 二 轮 专 题 复 习 　　考向2　探究等温条件下气体压强与体积的关系 　　　(2024·贵州毕节市二诊)某实验小组利用如图装置探究一定质量的气体等温变化的规律。 返回导航 二 轮 专 题 复 习 (1)在实验操作过程中，为保证温度不变，以下操作正确的是________。 A．用橡皮帽堵住注射器的小孔 B．移动活塞要缓慢 C．实验时不要用手握住注射器 D．在注射器活塞一周涂润滑油 BC 返回导航 二 轮 专 题 复 习 [解析]　橡皮帽的作用是密封注射器内的气体，A错误； 为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是缓慢移动活塞，避免做功导致温度变化，不用手握住注射器封闭气体部分，避免热传递导致温度变化，B、C正确； 为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是用润滑油涂活塞，D错误。 返回导航 二 轮 专 题 复 习 反比 >  返回导航 二 轮 专 题 复 习 返回导航 二 轮 专 题 复 习 命题点3 PART 03 第三部分 命题点3　光学实验 返回导航 二 轮 专 题 复 习 返回导航 二 轮 专 题 复 习 　　考向1　测定玻璃的折射率 　　　(2024·安徽卷，T11)某实验小组做“测量玻璃的折射 率”及拓展探究实验。 (1)为测量玻璃的折射率，按如图甲所示进行实验，以下表 述正确的一项是__________。(填正确答案标号) A．用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和a′ B．玻璃砖一侧插上大头针P1、P2，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使P2把P1挡住，这样就可以确定入射光线和入射点O1。在眼睛这一侧，插上大头针P3，使它把P1、P2都挡住，再插上大头针P4，使它把P1、P2、P3都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点O2 C．实验时入射角θ1应尽量小一些，以减小实验误差 B　 返回导航 二 轮 专 题 复 习 [解析]　在白纸上画出一条直线a作为界面，把长方体玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边与a对齐，用直尺或者三角板轻靠在玻璃砖的另一长边，按住直尺或三角板不动，将玻璃砖取下，画出直线a′代表玻璃砖的另一边，而不能用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和a′，故A错误； 在玻璃砖一侧插上大头针P1、P2，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使P2把P1挡住，这样就可以确定入射光线和入射点O1，在眼睛这一侧，插上大头针P3，使它把P1、P2都挡住，再插上大头针P4，使它把P1、P2、P3都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点O2，故B正确； 为减小实验误差，实验时入射角θ1应尽量大一些，但也不能太大(接近90°)，故C错误。 返回导航 二 轮 专 题 复 习 (2)为探究介质折射率与光的频率的关系，分别用一束红光和一束绿光从同一点入射到空气与玻璃的分界面。保持相同的入射角，根据实验结果作出光路图，并标记红光和绿光，如图乙所示。此实验初步表明：对于同一种介质，折射率与光的频率有关。频率大，折射率________(选填“大”或“小”)。 大 返回导航 二 轮 专 题 复 习 返回导航 二 轮 专 题 复 习 (3)为探究折射率与介质材料的关系，用同一束微光分别入射玻璃砖和某透明介质，如图丙、丁所示。保持相同的入射角α1，测得折射角分别为α2、α3(α2<α3)，则玻璃和该介质的折射率大小关系为n玻璃________(选填“>”或“<”)n介质。此实验初步表明：对于一定频率的光，折射率与介质材料有关。 >  返回导航 二 轮 专 题 复 习 返回导航 二 轮 专 题 复 习 　　　(2024·湖北卷，T11)某同学利用激光测量半圆柱体玻璃砖的折射率，具体步骤如下： 返回导航 二 轮 专 题 复 习 ①平铺白纸，用铅笔画两条互相垂直的直线AA′和BB′，交点为O。将半圆柱体玻璃砖的平直边紧贴AA′，并使其圆心位于O点，画出玻璃砖的半圆弧轮廓线，如图(a)所示。 ②将一细激光束沿CO方向以某一入射角射入玻璃砖，记录折射光线与半圆弧的交点M。 ③拿走玻璃砖，标记CO光线与半圆弧的交点P。 ④分别过M、P作BB′的垂线MM′、PP′，M′、P′是垂足，并用米尺分别测量MM′、PP′的长度x和y。 ⑤改变入射角，重复步骤②③④，得到多组x和y的数据。根据这些数据作出y－x图像，如图(b)所示。 返回导航 二 轮 专 题 复 习 (1)关于该实验，下列说法正确的是_____(单选，填标号)。 A．入射角越小，误差越小 B．激光的平行度好，比用插针法测量更有利于减小误差 C．选择圆心O点作为入射点，是因为此处的折射现象最明显 [解析]　入射角适当即可，不能太小，入射角太小，导致折射角太小，测量的误差会变大，故A错误； 激光的平行度好，比用插针法测量更有利于减小误差，故B正确； 相同的材料在各点的折射效果都一样，故C错误。 B 返回导航 二 轮 专 题 复 习 (2)根据y－x图像，可得玻璃砖的折射率为________(保留3位有效数字)。 1.57 返回导航 二 轮 专 题 复 习 (3)若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径，则折射率的测量结果________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。 [解析]　根据(2)中数据处理方法可知若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径，则折射率的测量结果不变。 不变 返回导航 二 轮 专 题 复 习 　　考向2　用光的双缝干涉实验测定光的波长 　　　(多选)(2024·江西卷，T9)某同学用普通光源进行双缝干涉测光的波长实验。下列说法正确的是(　　) A．光具座上依次摆放光源、透镜、滤光片、双缝、单缝、遮光筒、测量头等元件 B．透镜的作用是使光更集中 C．单缝的作用是获得线光源 D．双缝间距越小，测量头中观察到的条纹数目越多 √ √ 返回导航 二 轮 专 题 复 习 [解析]　进行双缝干涉测光的波长实验，光具座上依次摆放光源、透镜、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、测量头等元件，故A错误； 透镜的作用是使光更集中，故B正确； 单缝的作用是获得线光源，故C正确； 返回导航 二 轮 专 题 复 习 　　　(2024·河北卷，T11)某同学通过双缝干涉实验测量单色光波长，实验装置如图所示，其中测量头包括毛玻璃、游标尺、分划板、手轮、目镜等。 返回导航 二 轮 专 题 复 习 该同学调整好实验装置后，分别用红色、绿色滤光片，对干涉条纹进行测量，并记录第一条和第六条亮纹中心位置对应的游标尺读数，如表所示：       根据表中数据，判断单色光1为________(选填“红光”或“绿光”)。 单色光类别 x1/mm x6/mm 单色光1 10.60 18.64 单色光2 8.44 18.08 绿光 返回导航 二 轮 专 题 复 习 返回导航 二 轮 专 题 复 习 　　　(2024·辽宁辽阳市一模)某同学做“用双缝干涉测量光的波长”实验，使用的双缝间距d＝0.30 mm，双缝到光屏的距离L＝900 mm，该同学观察到的干涉条纹如图甲所示。 (1)在测量头上的是一个螺旋测微器(又叫“千分尺”)，分划板上的刻度线处于x1、x2位置时，对应的示数如图乙、丙所示，则相邻亮条纹的间距Δx＝________________________mm(结果保留3位小数)。 1.236(1.235～1.237均可) 返回导航 二 轮 专 题 复 习 返回导航 二 轮 专 题 复 习 (2)计算单色光的波长的公式λ＝____________(用L、d、x1、x2表示)，可得波长λ＝_________nm(结果保留3位有效数字)。 412 返回导航 二 轮 专 题 复 习 (3)若该单色光恰好能使某金属发生光电效应，则用波长更长的单色光照射时，一定________(选填“能”或“不能”)发生光电效应。 [解析]　若该单色光恰好能使某金属发生光电效应，因波长越长，频率越小，则用波长更长的单色光照射时，一定不能发生光电效应。 不能 返回导航 二 轮 专 题 复 习 4π2 (或摆球半径) l0＋ 实验 装置图 实验操作 数据处理 用油膜法估测油酸分子的大小 (1)清洗浅盘 (2)配制油酸酒精溶液 (3)算出每滴油酸酒精溶液的体积V0 (4)向浅盘里倒入约2 cm深的水，并将痱子粉(或细石膏粉)均匀地撒在水面上 (5)用注射器(或滴管)将一滴油酸酒精溶液滴在水面上 (1)将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上。算出油酸薄膜的面积S (2)根据公式d＝算出油酸薄膜的厚度d 实验 装置图 实验操作 数据处理 探究气体等温变化的规律 (1)组装实验器材 (2)利用注射器选取一段空气柱为研究对象，注射器下端的开口有橡胶套 (3)把柱塞缓慢地向下压或向上拉，读取数据 (1)作p－V图像 (2)作p－图像 近3年8卷8考 实验 装置图 实验操作 数据处理 测量玻璃 的折射率 (1)画线：画一条线段AO作为入射光线 (2)放置：长方形的玻璃砖放在白纸上 (3)插针挡像： P3同时挡住P1和P2的像，P4挡住P3本身和P1、P2的像 根据折射定律n＝求解 实验 装置图 实验操作 数据处理 用双缝干 涉测量光的波长 (1)调对齐：调节光源中心、单缝中心、双缝中心在遮光筒的中心轴线上 (2)加滤光片：通过目镜观察单色光的干涉条纹 根据Δx＝(a为第1条与第n条条纹的间距)，算出条纹间距 $