专题21 光学、热学实验（知识清单）（全国通用）2027年高考物理一轮复习讲练测

该高中物理高考复习知识清单聚焦光学与热学实验专题，涵盖油膜法估测分子大小、探究气体压强与体积关系、测量玻璃折射率、双缝干涉测波长四大核心实验，通过知识脑图搭建体系，考点深研分层突破重难点。 清单以科学探究和科学思维为导向，设重难突破如创新实验测玻璃砖折射率，易错剖析含热学与光学实验误差分析，技法提炼图像法处理数据。配跟踪训练题强化应用，标注实验关键步骤与误差改进措施，助力学生自主复习，为教师提供精准备考指导。

专题21 光学、热学实验 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 目录导航 01知识脑图·核心脉络搭建——梳理专题框架，搭建知识体系 02考点深研·知能分层突破——深挖高频考点，分层突破重难点 ▶重难突破·考向精练 核心考点 电磁学实验 一、油膜法估测油酸分子的大小 二、探究等温条件下一定质量气体压强与体积的关系 三、测量玻璃的折射率 四、双缝干涉实验测量光的波长 03素养进阶·答题技法突破——提炼解题范式，提升答题素养 ▶攻坚指南·重难突破 【重难突破01】创新实验测玻璃砖的折射率 ▶易错剖析·避坑攻略 【易混易错01】热学实验中的误差分析 【易混易错02】光学实验中的误差分析 ▶技法提炼·审题点拨 【方法技巧01】图像法在处理实验数据方面的应用 知识脑图·核心脉络搭建 考点深研·知能分层突破 核心考点 热学、光学实验 一、油膜法估测油酸分子的大小 1. 原理 把一定体积的油酸酒精溶液滴在水面上使其形成单分子油膜，如图所示。不考虑分子间的间隙，把油酸分子看成球形，计算出1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V并测出油膜面积S，求出油膜的厚度d，即d=V/s就是油酸分子的直径。 2. 实验步骤 （1）用注射器往小量筒中滴入1ml油酸酒精溶液，记下滴入的滴数n，算出一滴油酸酒精溶液的体积V0。 （2）在浅盘中倒入约2cm深的水，将爽身粉均匀撒在水面上。 （3）将一滴油酸酒精溶液滴在浅盘的液面上。 （4）待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔（或钢笔）画出油酸薄膜的形状。 （5）将玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S；或者玻璃板上有边长为1cm的方格，则也可通过数方格数，算出油酸薄膜的面积S。 （6）根据已配好的油酸酒精溶液的浓度，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V。 （7）计算油酸薄膜的厚度d=v/s，即油酸分子直径的大小。 3. 数据处理 （1）一滴油酸酒精溶液的平均体积 。 （2）一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积 。（体积）。 （3）油膜的面积（为小正方形的有效个数，为小正方形的边长）。 4. 误差分析 （1）油酸酒精溶液配制后长时间放置，酒精的挥发会导致溶液的浓度改变，从而给实验带来较大的误差。 （2）油滴的体积过大，同时水面面积过小，不能形成单分子油膜。 【跟踪训练】（2026·江西上饶·二模）在做“用油膜法估测分子直径的大小”的实验中： (1)配制好一定浓度的油酸酒精溶液后，有关后续的实验过程如图（a），请选择另外两个必要的实验操作，并将它们按操作先后顺序排列：A、D、________、________、F； (2)关于本实验下列说法正确的是________（多选）； A．撒爽身粉有助于油酸均匀散开形成油膜 B．油膜稳定后油酸分子与酒精分子相互交错紧密排布 C．油酸分子简化为球形处理，油膜稳定后油酸分子紧密排布 D．油酸分子中的羧基和烃基对水的亲和力不同，使油酸在水面上形成单分子油膜 (3)已知油酸酒精溶液的浓度为，一滴溶液的体积为，一滴溶液在水面上形成油膜稳定后，在带有坐标方格的玻璃板上描出油膜的轮廓如图，正方形坐标方格的边长为，由图（b）可知油膜占有的方格个数为________（取整数），油酸分子直径表达式为________（用、、、表示）。 【答案】(1) E B (2)CD (3) 101/100/99 【详解】（1）根据“用油膜法估测分子直径的大小”实验步骤，先配制溶液并测定一滴溶液的体积（操作A），准备浅水盘倒入水（操作D），接着在水面上均匀撒上爽身粉（操作E），然后用注射器或滴管轻轻滴入一滴油酸酒精溶液（操作B），待油膜形状稳定后，在玻璃板上描绘并估算油膜面积（操作F）。 （2）A．撒爽身粉是为了在水面上形成清晰的边界，以便观察和描绘油酸膜的轮廓，并不能帮助油酸自身均匀散开，故A错误； B．油酸酒精溶液滴在水面上后，酒精会溶于水并挥发，最终在水面上只留下紧密排布的单层油酸分子，而没有酒精分子，故B错误； C．实验中建立的物理模型是将油酸分子简化为球形，并且认为油膜稳定后油酸分子是一个紧挨一个单层紧密排布的，故C正确； D．油酸分子由亲水的羧基和疏水的烃基组成，滴在水面上后，由于这两部分对水的亲和力不同，羧基没入水中而烃基露出水面，从而使油酸在水面上形成单分子油膜，故D正确。 故选CD。 （3）[1]图（b）中油膜占有的方格数约为101 [2]一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为 油膜的估算总面积为 根据单层油膜模型，油酸分子的直径表达式为 二、探究等温条件下一定质量气体压强与体积的关系 1. 实验步骤 （1）按如图所示，组装实验器材，在注射器下端的开口套紧橡胶套，密封一定质量的空气。 （2）测量空气柱的体积V和压强p。空气柱的长度l可以通过刻度尺读取，空气柱长度l与横截面积S的乘积就是它的体积V；空气柱的压强p可以从与注射器内空气柱相连的压力表读取。 （3）把柱塞缓慢地向下压或向上拉，再读取一组空气柱的长度与压强的数据。 （4）重复步骤3，获取多组数据。 2. 注意事项 （1）为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是注射器活塞上涂润滑油。 （2）为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是移动活塞要缓慢，且不能用手握住注射器封闭气体部分。 3.数据处理 p­V图不是线性关系，如果p­图像中的各点位于过原点的同一条直线上，就说明压强跟体积的倒数成正比，即压强与体积成反比。如果不在同一条直线上，再尝试其他关系。 4.误差分析 （1）漏气造成空气柱质量变化。改进：给注射器柱塞涂润滑油，使橡胶套尽量密封，压强不要太大。 （2）空气柱温度不恒定造成误差。改进措施：尽量在恒温环境操作，移动柱塞尽量缓慢。 （3）空气柱体积和气压测量不准确。改进措施：采用较细的注射器和准确度高的压力表。 【跟踪训练】（2026·福建福州·模拟预测）某学习小组利用图甲所示装置探究一定质量气体在等温条件下的压强与体积的关系。实验装置包括竖直固定的注射器（带刻度、下端连接压强传感器），活塞上端固定托盘，托盘中放置砝码以改变气体体积。实验时，增减砝码，记录压强传感器示数和注射器内气体体积。采集多组数据后作出（SI单位制）拟合曲线如图乙所示。 (1)实验中，为保证气体温度与环境温度一致，每次改变砝码质量后应___________读数（填选项前的字母）。 A．立即 B．待示数稳定后 (2)拟合线未过坐标原点，可能原因是下列的___________（填选项前的字母） A．注射器与压强传感器连接的塑料管容积未计入总体积 B．压强传感器读数始终比真实值偏小一个恒定值 C．实验过程中环境温度逐渐升高 D．活塞与注射器筒壁间存在漏气现象 (3)若气体的总体积为，由图乙可得该实验中气体的压强与的乘积等于___________（用图像中字母、表示）。 【答案】(1)B (2)A (3) 【详解】（1）A．立即读数会导致气体温度未恢复至环境温度，产生误差； B．待示数稳定后，气体与外界充分热交换，温度恢复至环境温度，满足等温条件，故B正确。 故选B。 （2）A．设注射器内气体体积为，连接管容积为，则实际气体总体积为。根据玻意耳定律有 变形得 由图乙可知纵轴截距为，说明，即连接管容积未计入，故A正确； B．若压强传感器读数偏小，则 代入 得 与不成线性关系，故B错误； C．若环境温度升高，乘积增大，图线斜率增大，不会仅改变截距，故C错误； D．若存在漏气，气体质量减小，乘积减小，图线将发生弯曲，故D错误。 故选A。 （3）由图乙可知，图像的斜率 纵轴截距为，则图像对应的函数表达式为 整理得的关系式。由（2）问分析可知气体的总体积 代入上式可得 三、测量玻璃的折射率 1.实验步骤： (1)图钉、白纸、木板，固定。 (2)画直线aa′，线上取点O（入射点），作法线NN′，画AO（入射光线）。 特别注意：以上操作均无需放玻璃砖。 (3)在AO上插P1、P2两大头针。（间距适当远一些） (4)放玻璃砖，使一条长边与aa′对齐，并画bb′。 特别注意：用尺靠上玻璃砖，拿下玻璃砖后画bb′，绝对不允许用玻璃砖的光学面当尺子。 (5)在bb′侧透过玻璃砖观察，使P1像被P2像挡住，在眼睛侧插P3，使P3挡住P1、P2的像，再插P4，使P4挡住P3和P1、P2的像． (6)移去玻璃砖，拔去大头针，由P3、P4的针孔位置画出射光线O′B及出射点O′，连接O、O′得线段OO′. 2.数据处理： (1)量角查表计算法：量θ1和θ2，查表得sin θ1和sin θ2，，多次测量求平均值。 (2) 边长比值计算法：用边长比值确定sin θ1、sin θ2，折射率n＝，多次测量求平均值。 (3) 作sin θ1－sin θ2图象：以上两种方法获得sin θ1、sin θ2值，作sin θ1-sin θ2图，斜率即n。 3.注意事项： (1)手只能接触玻璃砖的毛面或棱，不能触摸光洁面，严禁把玻璃砖当尺子画玻璃砖的边线。 (2)实验过程中，玻璃砖在纸上的位置不可移动． (3)大头针应竖直地插在白纸上，且玻璃砖每两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距离应大一点，以减小确定光路方向时造成的误差． (4)实验时入射角不宜过小，否则会使测量误差过大，也不宜过大，否则在bb′一侧将看不到P1、P2的像。 4.拓展： 1.不平行的玻璃砖也可以正常实验，唯一的区别是出射光线与入射光线不平行。 2.若边线宽度不等于玻璃砖宽度时引起的误差分析。 【跟踪训练】（2026·河北邢台·模拟预测）(1)如图甲，在使用“插针法”测定玻璃折射率的操作环节，下列说法正确的是______（填正确答案标号）。 A．在插P3时P3只挡住P1的像 B．为了提高测量的精确度，P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大一些 C．为减小测量误差，入射角应尽可能大，保证折射光线足够清晰 (2)实验小组再用细激光束完成实验，如图乙，分别用红光和绿光重复上述实验，保持激光入射角完全相同，说明______（填“红光”或“绿光”）在该玻璃中的折射率更大，若用上述红光和绿光分别做双缝干涉实验，保持双缝间距和双缝到光屏距离不变，______（填“红光”或“绿光”）在光屏上得到的相邻亮条纹间距更大。 (3)若测得激光入射角为，在玻璃中的折射角为，如图丙，该单色激光束射向双缝，做双缝干涉实验中双缝间距为，双缝到光屏的距离为，第1条亮条纹到第6条亮条纹的间距为，则该玻璃对该激光的折射率______，该激光的波长______（用题目给出的物理量表示）。 【答案】(1)B (2) 绿光 红光 (3) 【详解】（1）A．确定P3大头针的位置，方法是插上大头针P3，使P3能挡住P1、P2的像，故A错误； B．折射光线是通过隔着玻璃砖观察成一条直线确定的，大头针间的距离太小，角度误差会比较大，所以P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些，可以提高准确度，故B正确； C．入射角过大可能导致出射光线太弱不易观察，并非越大越好，故C错误。 故选B。 （2）[1]相同入射角下折射角越小折射率越大，故绿光折射率更大； [2]红光波长更长，由可知红光条纹间距更大。 （3）[1]根据折射定律，折射率 [2]根据双缝干涉条纹间距公式 整理得 四、双缝干涉实验测量光的波长 1.器材与功能：滤光片：获得单色光 单逢：获得线光源 双缝：一分为二获得相干光。 拨杆：若图像不清晰，左右调节拨杆使双缝与单缝平行。 测量头（自带游标卡尺）：若十字刻线与条纹不平行，旋转测量头可调节。 2.实验原理：条纹间距Δx与光波长λ，双缝间距d及双缝与屏的距离l，有关系式为：， 只要测出Δx、d、l即可测出波长λ 3.注意事项：（1）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 （2）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 （3）测，转动手轮使十字刻线对齐某条亮条纹（记作第1条）的中央，记下手轮读数x1，转动手轮，使十字刻线对齐第n条亮条纹的中央，记下手轮读数x2，则相邻两亮条纹间距 【跟踪训练】（2026·天津北辰·三模）如图甲为双缝干涉实验装置示意图。光源发出的光经滤光片成为单色光，把单缝照亮。单缝相当于一个线光源，它又把双缝照亮。来自双缝的光在双缝右边的空间发生干涉。遮光筒的一端装有毛玻璃屏，我们可以在这个屏上观察到干涉条纹。 (1)下列说法正确的是________。 A．各元件的中心应位于遮光筒的轴线上，且保证单缝和双缝平行 B．若仅将红色滤光片换为绿色滤光片，屏上条纹会变稀疏 C．若将光源换成红色激光，不需要单缝也能获得清晰的干涉条纹 (2)某次实验中，该装置双缝间距d=0.20mm，双缝到光屏的距离l=700mm，在光屏上得到的干涉图样如图乙所示，将测量头的分划板中心刻线与A条纹中心对齐，此时手轮上的示数为________mm（如图丙所示），然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与B亮条纹中心对齐，记下此时图丁中手轮上的示数，则形成此干涉图样的单色光的波长为________m（最后一空保留2位有效数字）。 【答案】(1)AC (2) 【详解】（1）A．为了获得清晰的干涉条纹，实验时各元件的中心应位于遮光筒的轴线上，且单缝和双缝需要保持平行，A正确； B．根据双缝干涉条纹间距公式 ，仅将红色滤光片换为绿色滤光片，光的波长减小，因此条纹间距减小，屏上条纹会变密集，B错误； C．激光属于相干性极好的光源，无需单缝获取线光源，直接照射双缝即可获得清晰的干涉条纹，C正确。 故选 AC。 （2）[1]图丙中固定刻度读数为，可动刻度读数为，因此手轮示数为 [2]图丁中固定刻度读数为，可动刻度读数为，因此示数为 由图乙可知A、B间共有7个条纹间距 因此相邻条纹间距 根据 得 代入、，解得 素养进阶·答题技法突破 攻坚指南・重难突破——解题思路 【重难突破01】创新实验测玻璃砖的折射率 计算法：由n＝，算出不同入射角时的n值，并取平均值。 图像法：作sin θ1－sin θ2图像，由n＝可知其斜率为折射率。 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＝＝. 【跟踪训练】（2026·湖南长沙·三模）如图甲所示，实验小组用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率，将白纸平铺在水平桌面上，再把玻璃砖放在白纸上，画半圆直径和玻璃砖的位置（图中实线部分），并且标注圆心。实验过程如下： ①在白纸上垂直纸面插大头针、确定入射光线，连线过圆心；在玻璃砖另一侧垂直纸面插大头针，使挡住___________经玻璃砖折射后的像。 ②移除玻璃砖连接，画出玻璃砖关于对称半圆（图中虚线部分），B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点，过B、C作法线的垂线、并分别交法线于点、。 ③用刻度尺分别测出线段的长度和线段的长度，并将数据记录在表格中。 ④改变、的位置，重复上述实验过程。第三次实验时，用刻度尺测得的长度如图乙所示，则的长度___________cm。 ⑤实验中测得的和如表所示，则玻璃砖的折射率可表示为___________（保留两位有效数字）。 实验次数 第一次 第二次 第三次 第四次 第五次 （cm） 1.50 3.00 4.50 6.00 7.50 （cm） 1.01 1.99 4.02 4.99 【答案】 和 3.08/3.07/3.09 1.5 【详解】[1][2][3]当大头针同时将和的像挡住，是入射光线的折射光线；在界面处发生折射，是入射角，是折射角，根据折射定律，折射率 其中， 和分别为半圆的半径，即折射率 用刻度尺分别测出线段AB的长度和线段CD的长度。刻度尺的最小分度值为1mm，由图可知l2=3.08cm 玻璃砖的折射率 依次求得每次实验的折射率，再求出平均值即可得到玻璃砖的折射率。 易错剖析・避坑攻略——易错归纳 【易混易错01】热学实验中的误差分析 油膜法估测油酸分子的大小实验误差分析： （1）油酸酒精溶液配制后长时间放置，酒精的挥发会导致溶液的浓度改变，从而给实验带来较大的误差。 （2）油滴的体积过大，同时水面面积过小，不能形成单分子油膜。 探究等温情况下压强与体积的关系实验误差分析： （1）漏气造成空气柱质量变化。改进：给注射器柱塞涂润滑油，使橡胶套尽量密封，压强不要太大。 （2）空气柱温度不恒定造成误差。改进措施：尽量在恒温环境操作，移动柱塞尽量缓慢。 （3）空气柱体积和气压测量不准确。改进措施：采用较细的注射器和准确度高的压力表。 【跟踪训练】（2026·海南儋州·二模）用双缝干涉实验测量某单色光的波长。 (1)如图甲所示实验装置中，转动__________（填写图中标注的器件名称）可使图乙中分划板的中心刻线与亮条纹对齐。 (2)实验中误将5个条纹间距数成6个，波长测量值将偏__________，如把红色滤光片换成蓝色滤光片，则屏上的条纹数会变__________ 【答案】(1)测量头 (2) 小 多 【详解】（1）在双缝干涉实验中，为了准确测量条纹间距，需要使测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹平行。由图乙可知，分划板中心刻线与亮条纹不平行。通过转动测量头，可以调整分划板的角度，使其中心刻线与亮条纹对齐，便于读数。 （2）[1][2]根据双缝干涉条纹间距公式 可得波长 实验中通常测量个条纹间距的总宽度，则 若误将5个条纹间距数成6个，即取值偏大，导致计算出的条纹间距偏小，由 可知，波长测量值将偏小。 [2]红光的波长大于蓝光的波长，若把红色滤光片换成蓝色滤光片，波长减小，根据可知条纹间距减小，条纹变密，因此屏上的条纹数会变多。 【易混易错02】光学实验中的误差分析 用双缝干涉测量光的波长实验误差分析： l的测量：l用毫米刻度尺测量，如果可能，可多次测量求平均值； 条纹间距Δx的测定：Δx利用测量头测量．可利用“累积法”测n条亮纹间距，再求Δx＝，并且采用多次测量求Δx平均值的方法进一步减小误差。 【跟踪训练】（2026·山东泰安·模拟预测）在“油膜法估测分子直径”的实验中，我们通过宏观量的测量间接计算微观量。 (1)如图反映实验中的4个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是________（用符号表示）； (2)待水面稳定后，测得1滴油酸酒精混合溶液所形成的油膜的形状如图所示。已知油酸酒精混合溶液的浓度为0.1%，用滴管吸取混合溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒内溶液达到1.0mL为止，恰好滴了50滴。坐标中正方形小方格的边长为20mm，根据上述数据，估测出油酸分子的直径是________m。（结果保留一位有效数字） (3)（单选）甲、乙、丙三位同学分别在三个实验小组做该实验，但都发生了操作错误。这三位同学的错误操作导致实验测得的油酸分子直径偏大的是________。 A．甲使用了配制好但在空气中搁置了较长时间的油酸酒精溶液 B．乙在求每滴油酸体积时，1mL的溶液的滴数多记了1滴 C．丙在实验时，发现油膜的形状如图所示，然后按此油膜正常计算直径 【答案】(1)dacb (2) (3)C 【详解】（1）油膜法的标准操作顺序是：先用滴管向量筒中滴溶液，记录滴数，确定每滴溶液体积（d）。然后在浅盘里装水，撒痱子粉（或石膏粉）（a），之后用滴管将油酸酒精溶液滴在水面上，形成油膜（c），最后待油膜稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔描绘出油膜轮廓（d），所以顺序是：dacb。 （2）一滴溶液中纯油酸的体积 油膜的面积为 油酸分子的直径 （3）A．甲使用了配制好但在空气中搁置了较长时间的油酸酒精溶液，酒精挥发导致溶液浓度增大，浓度的测量值偏小，油膜体积的测量值偏小，分子直径的测量值偏小，故A错误； B．乙在求每滴油酸体积时，1mL的溶液的滴数多记了1滴，油膜体积的测量值偏小，分子直径的测量值偏小，故B错误； C．丙在实验时，发现油膜的形状如图所示，油酸酒精溶液没有散开，油膜面积的测量值偏小，分子直径的测量值偏大，故C正确。 故选C。 技法提炼・审题点拨——技巧总结 【技法点拨01】图像法在处理实验数据方面的应用 【跟踪训练】（2026·海南海口·一模）某同学做探究气体等温变化的规律实验的装置如图甲所示。 (1)关于该实验，下列说法正确的是__________。（填正确答案标号） A．向下压或向上拉柱塞时，手要紧紧握住整个注射器，以免晃动 B．柱塞移至某位置时，应迅速记录此时注射器内气柱的长度和压力表的示数 C．为了避免漏气，柱塞应均匀涂上润滑油 D．根据测量数据，作图像比图像更能直观反映出与的关系 (2)为了探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，他进行了两次实验，得到的图像如图丙所示，由图可知两次实验气体的温度大小关系为__________（选填“<”、“=”或“>”）。 【答案】(1)CD (2)> 【详解】（1）A．实验要求气体温度不变，手紧紧握住注射器会使气体温度升高，违反等温条件，故A项错误； B．移动柱塞后气体温度会发生变化，需要待气体温度稳定恢复至室温后再记录数据，不能迅速读数，故B项错误； C．柱塞涂润滑油可以避免漏气，保证封闭气体的质量不变，故C项正确； D．气体发生等温变化，有 即与成正比，图像为过原点的一条倾斜直线，其图像形状比图像的曲线更直观反映p与V的关系，故D项正确。 故选CD。 （2）对理想气体，有 整理有 所以离坐标原点越远的等温线，其温度越高，所以。 $专题21 光学、热学实验 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 目录导航 01知识脑图·核心脉络搭建——梳理专题框架，搭建知识体系 02考点深研·知能分层突破——深挖高频考点，分层突破重难点 ▶重难突破·考向精练 核心考点 电磁学实验 一、油膜法估测油酸分子的大小 二、探究等温条件下一定质量气体压强与体积的关系 三、测量玻璃的折射率 四、双缝干涉实验测量光的波长 03素养进阶·答题技法突破——提炼解题范式，提升答题素养 ▶攻坚指南·重难突破 【重难突破01】创新实验测玻璃砖的折射率 ▶易错剖析·避坑攻略 【易混易错01】热学实验中的误差分析 【易混易错02】光学实验中的误差分析 ▶技法提炼·审题点拨 【方法技巧01】图像法在处理实验数据方面的应用 知识脑图·核心脉络搭建 考点深研·知能分层突破 核心考点 热学、光学实验 一、油膜法估测油酸分子的大小 1. 原理 把一定体积的油酸酒精溶液滴在水面上使其形成单分子油膜，如图所示。不考虑分子间的间隙，把油酸分子看成球形，计算出1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V并测出油膜面积S，求出油膜的厚度d，即d=V/s就是油酸分子的直径。 2. 实验步骤 （1）用注射器往小量筒中滴入1ml油酸酒精溶液，记下滴入的滴数n，算出一滴油酸酒精溶液的体积V0。 （2）在浅盘中倒入约2cm深的水，将爽身粉均匀撒在水面上。 （3）将一滴油酸酒精溶液滴在浅盘的液面上。 （4）待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔（或钢笔）画出油酸薄膜的形状。 （5）将玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S；或者玻璃板上有边长为1cm的方格，则也可通过数方格数，算出油酸薄膜的面积S。 （6）根据已配好的油酸酒精溶液的浓度，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V。 （7）计算油酸薄膜的厚度d=v/s，即油酸分子直径的大小。 3. 数据处理 （1）一滴油酸酒精溶液的平均体积 。 （2）一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积 。（体积）。 （3）油膜的面积（为小正方形的有效个数，为小正方形的边长）。 4. 误差分析 （1）油酸酒精溶液配制后长时间放置，酒精的挥发会导致溶液的浓度改变，从而给实验带来较大的误差。 （2）油滴的体积过大，同时水面面积过小，不能形成单分子油膜。 【跟踪训练】（2026·江西上饶·二模）在做“用油膜法估测分子直径的大小”的实验中： (1)配制好一定浓度的油酸酒精溶液后，有关后续的实验过程如图（a），请选择另外两个必要的实验操作，并将它们按操作先后顺序排列：A、D、________、________、F； (2)关于本实验下列说法正确的是________（多选）； A．撒爽身粉有助于油酸均匀散开形成油膜 B．油膜稳定后油酸分子与酒精分子相互交错紧密排布 C．油酸分子简化为球形处理，油膜稳定后油酸分子紧密排布 D．油酸分子中的羧基和烃基对水的亲和力不同，使油酸在水面上形成单分子油膜 (3)已知油酸酒精溶液的浓度为，一滴溶液的体积为，一滴溶液在水面上形成油膜稳定后，在带有坐标方格的玻璃板上描出油膜的轮廓如图，正方形坐标方格的边长为，由图（b）可知油膜占有的方格个数为________（取整数），油酸分子直径表达式为________（用、、、表示）。 二、探究等温条件下一定质量气体压强与体积的关系 1. 实验步骤 （1）按如图所示，组装实验器材，在注射器下端的开口套紧橡胶套，密封一定质量的空气。 （2）测量空气柱的体积V和压强p。空气柱的长度l可以通过刻度尺读取，空气柱长度l与横截面积S的乘积就是它的体积V；空气柱的压强p可以从与注射器内空气柱相连的压力表读取。 （3）把柱塞缓慢地向下压或向上拉，再读取一组空气柱的长度与压强的数据。 （4）重复步骤3，获取多组数据。 2. 注意事项 （1）为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是注射器活塞上涂润滑油。 （2）为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施是移动活塞要缓慢，且不能用手握住注射器封闭气体部分。 3.数据处理 p­V图不是线性关系，如果p­图像中的各点位于过原点的同一条直线上，就说明压强跟体积的倒数成正比，即压强与体积成反比。如果不在同一条直线上，再尝试其他关系。 4.误差分析 （1）漏气造成空气柱质量变化。改进：给注射器柱塞涂润滑油，使橡胶套尽量密封，压强不要太大。 （2）空气柱温度不恒定造成误差。改进措施：尽量在恒温环境操作，移动柱塞尽量缓慢。 （3）空气柱体积和气压测量不准确。改进措施：采用较细的注射器和准确度高的压力表。 【跟踪训练】（2026·福建福州·模拟预测）某学习小组利用图甲所示装置探究一定质量气体在等温条件下的压强与体积的关系。实验装置包括竖直固定的注射器（带刻度、下端连接压强传感器），活塞上端固定托盘，托盘中放置砝码以改变气体体积。实验时，增减砝码，记录压强传感器示数和注射器内气体体积。采集多组数据后作出（SI单位制）拟合曲线如图乙所示。 (1)实验中，为保证气体温度与环境温度一致，每次改变砝码质量后应___________读数（填选项前的字母）。 A．立即 B．待示数稳定后 (2)拟合线未过坐标原点，可能原因是下列的___________（填选项前的字母） A．注射器与压强传感器连接的塑料管容积未计入总体积 B．压强传感器读数始终比真实值偏小一个恒定值 C．实验过程中环境温度逐渐升高 D．活塞与注射器筒壁间存在漏气现象 (3)若气体的总体积为，由图乙可得该实验中气体的压强与的乘积等于___________（用图像中字母、表示）。 三、测量玻璃的折射率 1.实验步骤： (1)图钉、白纸、木板，固定。 (2)画直线aa′，线上取点O（入射点），作法线NN′，画AO（入射光线）。 特别注意：以上操作均无需放玻璃砖。 (3)在AO上插P1、P2两大头针。（间距适当远一些） (4)放玻璃砖，使一条长边与aa′对齐，并画bb′。 特别注意：用尺靠上玻璃砖，拿下玻璃砖后画bb′，绝对不允许用玻璃砖的光学面当尺子。 (5)在bb′侧透过玻璃砖观察，使P1像被P2像挡住，在眼睛侧插P3，使P3挡住P1、P2的像，再插P4，使P4挡住P3和P1、P2的像． (6)移去玻璃砖，拔去大头针，由P3、P4的针孔位置画出射光线O′B及出射点O′，连接O、O′得线段OO′. 2.数据处理： (1)量角查表计算法：量θ1和θ2，查表得sin θ1和sin θ2，，多次测量求平均值。 (2) 边长比值计算法：用边长比值确定sin θ1、sin θ2，折射率n＝，多次测量求平均值。 (3) 作sin θ1－sin θ2图象：以上两种方法获得sin θ1、sin θ2值，作sin θ1-sin θ2图，斜率即n。 3.注意事项： (1)手只能接触玻璃砖的毛面或棱，不能触摸光洁面，严禁把玻璃砖当尺子画玻璃砖的边线。 (2)实验过程中，玻璃砖在纸上的位置不可移动． (3)大头针应竖直地插在白纸上，且玻璃砖每两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距离应大一点，以减小确定光路方向时造成的误差． (4)实验时入射角不宜过小，否则会使测量误差过大，也不宜过大，否则在bb′一侧将看不到P1、P2的像。 4.拓展： 1.不平行的玻璃砖也可以正常实验，唯一的区别是出射光线与入射光线不平行。 2.若边线宽度不等于玻璃砖宽度时引起的误差分析。 【跟踪训练】（2026·河北邢台·模拟预测）(1)如图甲，在使用“插针法”测定玻璃折射率的操作环节，下列说法正确的是______（填正确答案标号）。 A．在插P3时P3只挡住P1的像 B．为了提高测量的精确度，P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大一些 C．为减小测量误差，入射角应尽可能大，保证折射光线足够清晰 (2)实验小组再用细激光束完成实验，如图乙，分别用红光和绿光重复上述实验，保持激光入射角完全相同，说明______（填“红光”或“绿光”）在该玻璃中的折射率更大，若用上述红光和绿光分别做双缝干涉实验，保持双缝间距和双缝到光屏距离不变，______（填“红光”或“绿光”）在光屏上得到的相邻亮条纹间距更大。 (3)若测得激光入射角为，在玻璃中的折射角为，如图丙，该单色激光束射向双缝，做双缝干涉实验中双缝间距为，双缝到光屏的距离为，第1条亮条纹到第6条亮条纹的间距为，则该玻璃对该激光的折射率______，该激光的波长______（用题目给出的物理量表示）。 四、双缝干涉实验测量光的波长 1.器材与功能：滤光片：获得单色光 单逢：获得线光源 双缝：一分为二获得相干光。 拨杆：若图像不清晰，左右调节拨杆使双缝与单缝平行。 测量头（自带游标卡尺）：若十字刻线与条纹不平行，旋转测量头可调节。 2.实验原理：条纹间距Δx与光波长λ，双缝间距d及双缝与屏的距离l，有关系式为：， 只要测出Δx、d、l即可测出波长λ 3.注意事项：（1）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 （2）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 （3）测，转动手轮使十字刻线对齐某条亮条纹（记作第1条）的中央，记下手轮读数x1，转动手轮，使十字刻线对齐第n条亮条纹的中央，记下手轮读数x2，则相邻两亮条纹间距 【跟踪训练】（2026·天津北辰·三模）如图甲为双缝干涉实验装置示意图。光源发出的光经滤光片成为单色光，把单缝照亮。单缝相当于一个线光源，它又把双缝照亮。来自双缝的光在双缝右边的空间发生干涉。遮光筒的一端装有毛玻璃屏，我们可以在这个屏上观察到干涉条纹。 (1)下列说法正确的是________。 A．各元件的中心应位于遮光筒的轴线上，且保证单缝和双缝平行 B．若仅将红色滤光片换为绿色滤光片，屏上条纹会变稀疏 C．若将光源换成红色激光，不需要单缝也能获得清晰的干涉条纹 (2)某次实验中，该装置双缝间距d=0.20mm，双缝到光屏的距离l=700mm，在光屏上得到的干涉图样如图乙所示，将测量头的分划板中心刻线与A条纹中心对齐，此时手轮上的示数为________mm（如图丙所示），然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与B亮条纹中心对齐，记下此时图丁中手轮上的示数，则形成此干涉图样的单色光的波长为________m（最后一空保留2位有效数字）。 素养进阶·答题技法突破 攻坚指南・重难突破——解题思路 【重难突破01】创新实验测玻璃砖的折射率 计算法：由n＝，算出不同入射角时的n值，并取平均值。 图像法：作sin θ1－sin θ2图像，由n＝可知其斜率为折射率。 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＝＝. 【跟踪训练】（2026·湖南长沙·三模）如图甲所示，实验小组用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率，将白纸平铺在水平桌面上，再把玻璃砖放在白纸上，画半圆直径和玻璃砖的位置（图中实线部分），并且标注圆心。实验过程如下： ①在白纸上垂直纸面插大头针、确定入射光线，连线过圆心；在玻璃砖另一侧垂直纸面插大头针，使挡住___________经玻璃砖折射后的像。 ②移除玻璃砖连接，画出玻璃砖关于对称半圆（图中虚线部分），B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点，过B、C作法线的垂线、并分别交法线于点、。 ③用刻度尺分别测出线段的长度和线段的长度，并将数据记录在表格中。 ④改变、的位置，重复上述实验过程。第三次实验时，用刻度尺测得的长度如图乙所示，则的长度___________cm。 ⑤实验中测得的和如表所示，则玻璃砖的折射率可表示为___________（保留两位有效数字）。 实验次数 第一次 第二次 第三次 第四次 第五次 （cm） 1.50 3.00 4.50 6.00 7.50 （cm） 1.01 1.99 4.02 4.99 易错剖析・避坑攻略——易错归纳 【易混易错01】热学实验中的误差分析 油膜法估测油酸分子的大小实验误差分析： （1）油酸酒精溶液配制后长时间放置，酒精的挥发会导致溶液的浓度改变，从而给实验带来较大的误差。 （2）油滴的体积过大，同时水面面积过小，不能形成单分子油膜。 探究等温情况下压强与体积的关系实验误差分析： （1）漏气造成空气柱质量变化。改进：给注射器柱塞涂润滑油，使橡胶套尽量密封，压强不要太大。 （2）空气柱温度不恒定造成误差。改进措施：尽量在恒温环境操作，移动柱塞尽量缓慢。 （3）空气柱体积和气压测量不准确。改进措施：采用较细的注射器和准确度高的压力表。 【跟踪训练】（2026·海南儋州·二模）用双缝干涉实验测量某单色光的波长。 (1)如图甲所示实验装置中，转动__________（填写图中标注的器件名称）可使图乙中分划板的中心刻线与亮条纹对齐。 (2)实验中误将5个条纹间距数成6个，波长测量值将偏__________，如把红色滤光片换成蓝色滤光片，则屏上的条纹数会变__________ 【易混易错02】光学实验中的误差分析 用双缝干涉测量光的波长实验误差分析： l的测量：l用毫米刻度尺测量，如果可能，可多次测量求平均值； 条纹间距Δx的测定：Δx利用测量头测量．可利用“累积法”测n条亮纹间距，再求Δx＝，并且采用多次测量求Δx平均值的方法进一步减小误差。 【跟踪训练】（2026·山东泰安·模拟预测）在“油膜法估测分子直径”的实验中，我们通过宏观量的测量间接计算微观量。 (1)如图反映实验中的4个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是________（用符号表示）； (2)待水面稳定后，测得1滴油酸酒精混合溶液所形成的油膜的形状如图所示。已知油酸酒精混合溶液的浓度为0.1%，用滴管吸取混合溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒内溶液达到1.0mL为止，恰好滴了50滴。坐标中正方形小方格的边长为20mm，根据上述数据，估测出油酸分子的直径是________m。（结果保留一位有效数字） (3)（单选）甲、乙、丙三位同学分别在三个实验小组做该实验，但都发生了操作错误。这三位同学的错误操作导致实验测得的油酸分子直径偏大的是________。 A．甲使用了配制好但在空气中搁置了较长时间的油酸酒精溶液 B．乙在求每滴油酸体积时，1mL的溶液的滴数多记了1滴 C．丙在实验时，发现油膜的形状如图所示，然后按此油膜正常计算直径 技法提炼・审题点拨——技巧总结 【技法点拨01】图像法在处理实验数据方面的应用 【跟踪训练】（2026·海南海口·一模）某同学做探究气体等温变化的规律实验的装置如图甲所示。 (1)关于该实验，下列说法正确的是__________。（填正确答案标号） A．向下压或向上拉柱塞时，手要紧紧握住整个注射器，以免晃动 B．柱塞移至某位置时，应迅速记录此时注射器内气柱的长度和压力表的示数 C．为了避免漏气，柱塞应均匀涂上润滑油 D．根据测量数据，作图像比图像更能直观反映出与的关系 (2)为了探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，他进行了两次实验，得到的图像如图丙所示，由图可知两次实验气体的温度大小关系为__________（选填“<”、“=”或“>”）。 $