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1、（全国专用）2017版高考物理大二轮总复习与增分策略题型研究7加试实验（二）题型研究7 加试实验（二）考纲解读实验名称考试属性说明必考加试探究单摆周期与摆长的关系1.不要求对探究单摆周期与摆长的关系实验进行误差分析2不要求推导相邻两个明条纹或暗条纹中心间距的计算公式测定玻璃的折射率用双缝干涉测量光的波长(同时练习使用测量头)探究碰撞中的不变量探究单摆周期与摆长的关系1实验原理由单摆的周期公式T2，可得出gl，测出单摆的摆长l和振动周期T，就可求出当地的重力加速度g.2实验器材单摆、游标卡尺、毫米刻度尺、停表3实验步骤(1)做单摆：取约1 m长的细丝线穿过带中心孔的小钢球，并打一个比小孔大一些的
2、结，然后把线的另一端用铁夹固定在铁架台上，让摆球自然下垂，如图1所示图1(2)测摆长：用毫米刻度尺量出摆线长L(精确到毫米)，用游标卡尺测出小球直径D，则单摆的摆长lL.(3)测周期：将单摆从平衡位置拉开一个角度(小于5)，然后释放摆球，记下单摆摆动3050次的总时间，算出平均每摆动一次的时间，即为单摆的振动周期(4)改变摆长，重做几次实验(5)数据处理的两种方法方法一：计算法根据公式T2，g.将测得的几次周期T和摆长l代入公式g中算出重力加速度g的值，再算出g的平均值，即为当地的重力加速度的值方法二：图象法由单摆的周期公式T2可得lT2，因此以摆长l为纵轴，以T2为横轴作出的lT2图象是一条
3、过原点的直线，如图2所示，求出图线的斜率k，即可求出g值g42k，k.图24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摆动，且偏角小于5.(3)选择在摆球摆到平衡位置处开始计时，并数准全振动的次数(4)小球自然下垂时，用毫米刻度尺量出悬线长L，用游标卡尺测量小球的直径，然后算出摆球的半径r，则摆长lLr.(5)选用一米左右的细线例1实验小组的同学做“用单摆测重力加速度”的实验(1)实验前他们根据单摆周期公式导出了重力加速度的表达式g，其中L表示摆长，T表示周期对于此式的理解，四位同学说出了自己的观点：同学甲：T一定时，g与L成正比；同学乙：L一定时，g
4、与T2成反比；同学丙：L变化时，T2是不变的；同学丁：L变化时，L与T2的比值是定值其中观点正确的是同学_(选填“甲”“乙”“丙”或“丁”)(2)实验室有如下器材可供选用：A长约1 m的细线B长约1 m的橡皮绳C直径约2 cm的均匀铁球D直径约5 cm的均匀木球E停表F时钟G分度值为1 mm的米尺实验小组的同学选用了分度值为1 mm的米尺，他们还需要从上述器材中选择：_(填写器材前面的字母)(3)他们将符合实验要求的单摆悬挂在铁架台上，将其上端固定，下端自由下垂(如图3所示)用米尺测量悬点到_之间的距离记为单摆的摆长L.图3(4)在小球平稳摆动后，他们记录小球完成n次全振动的总时间t，则单摆的
5、周期T_.(5)如果实验得到的结果是g10.29 m/s2，比当地的重力加速度值大，分析可能是哪些不当的实际操作造成这种结果，并写出其中一种：_.答案(1)丁(2)ACE(3)小球球心(4)(5)可能是振动次数n计多了；可能是测量摆长时从悬点量到了小球底部(其他答案合理也给分)解析(1)由于重力加速度g是确定的，故丁同学理解正确(2)根据实验原理g，应测量L和T，故选A、C、E.(3)摆长是指悬点到球心的距离，不是摆线长(4)nTt.(5)由g知可能是L测量偏大，或T测量偏小变式训练1下表是用单摆测定重力加速度实验中获得的有关数据：摆长l/m0.50.60.81.1周期T2/s22.02.43
6、.24.4(1)利用上述数据，在图4的坐标系中描绘出lT2图象图4(2)利用图象，取T24.2 s2时，l_ m，重力加速度g_ m/s2.(结果保留三位有效数字)答案(1)见解析图(2)1.059.86解析由T2得lT2，所以图象是过原点且斜率为的一条直线(1)lT2图象如图所示(2)T24.2 s2时，从图中可读出其摆长l1.05 m，将T2和l代入公式g，得g9.86 m/s2.测定玻璃的折射率1实验原理用插针法找出与入射光线AO对应的出射光线OB，确定出O点，画出折射光线OO，然后测量出角1和2，代入公式计算玻璃的折射率2实验器材白纸、图钉、大头针、直尺、铅笔、量角器、平木板、长方形玻
7、璃砖3实验过程(1)铺白纸、画线如图5所示，将白纸用图钉按在平木板上，先在白纸上画出一条直线aa作为界面，过aa上的一点O画出界面的法线MN，并画一条线段AO作为入射光线图5把玻璃砖平放在白纸上，使它的长边跟aa对齐，画出玻璃砖的另一条长边bb.(2)插针与测量在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线的方向，直到P1的像被P2的像挡住，再在观察的这一侧依次插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P1、P2的像及P3，记下P3、P4的位置移去玻璃砖，连接P3、P4并延长交bb于O，连接OO即为折射光线，入射角1AOM，折射角2OO
8、N.用量角器测出入射角和折射角，查出它们的正弦值，将数据填入表格中改变入射角1，重复实验步骤，列表记录相关测量数据4数据处理计算每次的折射率n，求出平均值.5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1575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例2某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图6所示图6(1)此玻璃的折射率计算式为n_(用图中的1、2表示)；(2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖
9、可供选择，为了减小误差，应选用宽度_(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量答案(1)(2)大解析(1)光线由空气射入玻璃的入射角i901，折射角r902，由折射率的定义可得：n；(2)根据平行玻璃砖对光线的影响可知，玻璃砖宽度越大，侧移量越大，折射角的测量误差越小变式训练2如图7所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率，在平铺的白纸上垂直纸面插上大头针P1、P2确定入射光线，并让入射光线过圆心O，在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，连接OP3.图中MN为分界面，虚线半圆与玻璃砖对称，B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB、CD均垂直于法线并分
10、别交法线于A、D点图7(1)设AB的长度为l1，AO的长度为l2，CD的长度为l3，DO的长度为l4，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量_，则玻璃砖的折射率可表示为_(2)该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将_(填“偏大”“偏小”或“不变”)答案(1)l1和l3(2)偏大解析(1)设圆形玻璃砖的半径是R，则入射角为iAOB，sin i，折射角rCOD，sin r，n，即需要测量l1和l3.(2)P3顺时针转过一小角度，相当于减小l3，折射率n将偏大用双缝干涉测量光的波长(同时练习使用测量头)1实验原理相邻两条亮条纹间距x与入射光
11、波长，双缝S1、S2的间距d及双缝与屏的距离l满足的关系式为x.2实验器材双缝干涉仪、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3实验步骤(1)安装仪器如图8所示图8将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上接好光源，打开开关，使白炽灯正常发光调节各部件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏安装单缝和双缝，中心位于遮光筒的轴线上，使双缝和单缝的缝平行(2)观察与记录调单缝与双缝间距为510 cm时，观察白光的干涉条纹在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹调节测量头，使分划板中心刻度线对齐第1条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1；转动手轮，使分
12、划板向一侧移动，当分划板中心刻度线与第n条相邻的亮条纹中心对齐时，记下手轮上的刻度数a2，则相邻两条亮条纹间的距离x.换用不同的滤光片，测量其他色光的波长(3)数据处理：用刻度尺测量出双缝到光屏间的距离l，由公式x计算波长，重复测量、计算，求出波长的平均值4注意事项(1)调节双缝干涉仪时，要注意调节光源的高度，使它发出的一束光能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮(2)放置单缝和双缝时，缝要相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上(3)调节测量头时，应使分划板中心刻线和条纹的中心对齐，记清此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线和另一条纹的中心对齐，记下此时手轮上的读数，两次读数之差就表示这两个条纹间
13、的距离(4)不要直接测x，要测几个条纹的间距，计算得x，这样可以减小误差(5)白光的干涉观察到的是彩色条纹，其中白色在中央，红色在最外边例3(20164月浙江选考21)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，选用红色滤光片和间距为0.20 mm的双缝，双缝与屏的距离为600 mm.某同学正确操作后，在目镜中看到如图9甲所示的干涉条纹换成紫色滤光片正确操作后，使测量头分划板刻线与第k级暗条纹中心对齐，在目镜中观测到的是图乙中的_(填字母)，此时测量头的读数为25.70 mm.沿同一方向继续移动测量头使分划板刻线与第k5级暗条纹中心对齐，此时测量头标尺如图丙所示，其读数是_mm.紫光的波长等于_nm.
14、图9答案D19.40420解析换成紫色滤光片后，光的波长变小，条纹间距变小，B错，条纹方向不变，C错，分划板中心刻线的位置是不变的，A错，D对；游标尺的读数为19 mm80.05 mm19.40 mm；根据波长计算公式x，可得420 nm.变式训练3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，要把它们放在如图10所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长图10(1)将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左到右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、_、_、_、A.(2)本实验的步骤有：取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能沿遮光筒的轴线把屏照亮；按合理的顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光
