高考物理演示實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

高考物理課件演示實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)第1頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期四思想方法提煉一、概述演示實(shí)驗(yàn)在中學(xué)物理教學(xué)中占有舉足輕重的地位，它通過(guò)教師講述新課引入實(shí)驗(yàn)啟迪發(fā)問(wèn)，總結(jié)歸納，引導(dǎo)學(xué)生觀察、思考、分析、綜合問(wèn)題，去接受新的知識(shí)，發(fā)現(xiàn)規(guī)律；同時(shí)又通過(guò)形象的物理演示實(shí)驗(yàn)過(guò)程，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，培養(yǎng)學(xué)生敏銳的觀察能力，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)及科學(xué)探究的能力起到了很好的作用.第2頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期四思想方法提煉基于這樣，從1993年起全國(guó)高考物理試題的一個(gè)新特點(diǎn)：增強(qiáng)了演示實(shí)驗(yàn)的考查，其中1993年考查了干涉法檢查平面的實(shí)驗(yàn)，1994年考查砂擺繪制簡(jiǎn)諧振動(dòng)的圖像，1995年考查光電效應(yīng)，1996年考查電容器的電容取決于哪些因素，1998年考查L(zhǎng)C振蕩電路并融入圖像法處理數(shù)據(jù)，題目新穎，考查全面.第3頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期四思想方法提煉高中物理演示實(shí)驗(yàn)有106個(gè)，在復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1.重視物理學(xué)史中具有重要地位的實(shí)驗(yàn)，如：紫外線照射鋅板、楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)、光的衍射中的泊松亮斑、質(zhì)子和中子的發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)、α粒子散射實(shí)驗(yàn)等等.讓學(xué)生充分了解其內(nèi)容及其對(duì)物理學(xué)發(fā)展的意義.第4頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期四思想方法提煉

2.注意把握實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵要素，實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、步驟雖然很多，但關(guān)鍵要素一般只有少數(shù)幾點(diǎn).抓住了關(guān)鍵要素，才可能確保實(shí)驗(yàn)成功.3.要加強(qiáng)對(duì)演示實(shí)驗(yàn)的再分析.

總之，要解答好物理實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，必須做到：①明確目的；②弄懂原理；③掌握正確的實(shí)驗(yàn)操作方法；④加強(qiáng)獨(dú)立思考、獨(dú)立設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)操作的訓(xùn)練.第5頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期四感悟·滲透·應(yīng)用【例1】(1998年上海高考題)如圖5-1是觀察水面波衍射的實(shí)驗(yàn)裝置，AC和BD是兩塊擋板，AB是一個(gè)孔，O是波源，圖中已畫(huà)出波源所在區(qū)域波的傳播情況，每?jī)蓷l相鄰波紋(圖中曲線)之間距離表示一個(gè)波長(zhǎng)，圖5-1第6頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期四感悟·滲透·應(yīng)用則波經(jīng)過(guò)孔之后的傳播情況，下列描述中正確的是(ABC)A.此時(shí)能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象B.擋板前后波紋間距離相等C.如果將孔AB擴(kuò)大，有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象D.如果孔的大小不變，使波源頻率增大，能更明顯觀察到衍射現(xiàn)象第7頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期四感悟·滲透·應(yīng)用【解析】本題考查發(fā)生明顯衍射的條件，觀察知道孔的尺寸與波長(zhǎng)差不多，能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象.因波的傳播速度不變，頻率不變，故波長(zhǎng)不變，即擋板前后波紋間距相等.若頻率增大，由=v/f知波長(zhǎng)變小，衍射現(xiàn)象變得更不明顯了.若將孔AB擴(kuò)大，且孔的尺寸遠(yuǎn)大于波長(zhǎng)則可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象.【答案】ABC第8頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期四感悟·滲透·應(yīng)用【例2】(1997年上海高考題)如圖5-2所示，一靜電計(jì)與鋅板相連，在A處用一紫外燈照射鋅板，關(guān)燈后，指針保持一定偏角.圖5-2第9頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期四感悟·滲透·應(yīng)用①現(xiàn)用一帶負(fù)電的金屬小球與鋅板接觸，則靜電計(jì)指針偏角將減小(填增大，減小或不變).②使靜電計(jì)指針回到0，再用相同強(qiáng)度的鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板，靜電計(jì)指針無(wú)偏轉(zhuǎn).那么，若改用強(qiáng)度更大的紅外線燈照射鋅板，可觀察到靜電計(jì)指針無(wú)(填有或無(wú))偏轉(zhuǎn).第10頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期四感悟·滲透·應(yīng)用【解析】當(dāng)用紫外燈照射鋅板時(shí)，由于光電效應(yīng)，有一部分電子從鋅板表面飛了出去，從而鋅板帶正電.由于靜電計(jì)與鋅板相連，指針上的部分自由電子轉(zhuǎn)移到鋅板，因此指針也帶正電.關(guān)燈后，指針保持一定偏角.

若用一帶負(fù)電的金屬小球與鋅板接觸.由于電中和靜電計(jì)指針偏角變小.第11頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期四感悟·滲透·應(yīng)用若用黃光照射鋅板，靜電計(jì)指針無(wú)偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明黃光的頻率低于極限頻率不發(fā)生光電效應(yīng).而紅外線的頻率更低，不管強(qiáng)度多大都不能發(fā)生光電效應(yīng)，因此靜電電計(jì)指針無(wú)偏轉(zhuǎn).【答案】減小，無(wú)第12頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期四感悟·滲透·應(yīng)用【例3】(1997年全國(guó)高考題)在盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，有少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，其原因是(A)A.原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上B.正電荷在原子中是均勻分布的C.原子中存在著帶負(fù)電的電子D.原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中第13頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期四感悟·滲透·應(yīng)用【解析】原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個(gè)很小的核上，α粒子穿過(guò)原子時(shí)，如果離核較遠(yuǎn)，受到的庫(kù)侖斥力就很小，運(yùn)動(dòng)方向也就改變很小.只有當(dāng)α粒子與核十分接近時(shí)，才會(huì)受到很大的庫(kù)侖斥力，發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn).由于原子核很小，α粒子十分接近它的機(jī)會(huì)很少，所以絕大多數(shù)α粒子基本上仍按直線方向前進(jìn)，只有極少數(shù)發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn).【答案】A第14頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期四感悟·滲透·應(yīng)用【說(shuō)明】α粒子散射實(shí)驗(yàn)是多年高考的熱點(diǎn).要注意α粒子散射實(shí)驗(yàn)的裝置和結(jié)果，并能用盧瑟福的原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果.該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個(gè)很小的核上，它是建立原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)的基礎(chǔ).該實(shí)驗(yàn)還能得到原子核及原子直徑的數(shù)量級(jí).第15頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期四感悟·滲透·應(yīng)用【例4】某同學(xué)把卡尺間的窄縫調(diào)節(jié)到0.5mm去觀察某一線光源，看到了彩色條紋.他把縫的寬度增加到0.8mm，再觀察同一光源，看到的現(xiàn)象是彩色條紋變窄但亮度增大.若他把縫的寬度減小到0.2mm，則看到的現(xiàn)象是彩色條紋變寬但亮度減弱.這說(shuō)明在衍射現(xiàn)象中，衍射圖樣條紋的寬度及亮度與單縫寬度有關(guān)，當(dāng)其變窄時(shí)，衍射現(xiàn)象更為明顯.第16頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期四感悟·滲透·應(yīng)用【解析】當(dāng)窄縫寬度變窄時(shí)，它和光波的波長(zhǎng)越接近，衍射現(xiàn)象越明顯，同時(shí)通過(guò)窄縫的光能越少，到達(dá)光屏上的寬度越寬，亮度就越弱.第17頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期四感悟·滲透·應(yīng)用【解題回顧】正確解答此類問(wèn)題的關(guān)鍵在于實(shí)驗(yàn)時(shí)仔細(xì)觀察和對(duì)現(xiàn)象的認(rèn)真分析，也就是說(shuō)，要掌握相關(guān)的物理規(guī)律，不光知其然，還應(yīng)當(dāng)知其所以然.第18頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期四感悟·滲透·應(yīng)用【例5】在如圖5-3所示的楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，已知SS1=SS2，且S1、S2到光屏上P點(diǎn)的路程差d=1.5×10-6m.當(dāng)S為=0.6m的單色光源時(shí)，在P點(diǎn)處將形成暗條紋；當(dāng)S為=0.5m的單色光源時(shí)，在P點(diǎn)處將形成亮條紋.圖5-3第19頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期四感悟·滲透·應(yīng)用【解析】一般地講，若兩相干光源的振動(dòng)同相，則在離開(kāi)兩相干光源路程之差為光波波長(zhǎng)的整數(shù)倍處會(huì)出現(xiàn)亮條紋，路程之差為光半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍處會(huì)出現(xiàn)暗條紋，若兩相干源的振動(dòng)反相，則出現(xiàn)明暗條紋的情況剛好相反.

由于SS1=SS2，所以S1、S2處的光振動(dòng)同相.當(dāng)=0.6m時(shí)，d/=2.5，則P點(diǎn)處兩分振動(dòng)反相，形成暗條紋；當(dāng)=0.5m時(shí)，d/=3，則P點(diǎn)處兩分振動(dòng)同相，形成亮條紋.【答案】暗；亮第20頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期四感悟·滲透·應(yīng)用【解題回顧】1801年，英國(guó)物理學(xué)家托馬斯·楊在實(shí)驗(yàn)室里成功地解決了相干光源問(wèn)題.觀察到了光的干涉現(xiàn)象.楊氏實(shí)驗(yàn)的裝置有三部分：?jiǎn)慰?縫)屏——獲得點(diǎn)(線)光源；雙孔(縫)屏——獲得相干光源；像屏——得到干涉條紋.楊氏實(shí)驗(yàn)證實(shí)了光具有波的特征.進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)證明，在狹縫間的距離和狹縫與屏的距離都不變的條件下，干涉條紋的間距跟光波的波長(zhǎng)成正比.第21頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期四感悟·滲透·應(yīng)用【例6】研究平行板電容器的電容跟兩極板的正對(duì)面積S、兩極板間距離d以及板間的電介質(zhì)之間的關(guān)系.如圖5-4所示平行板電容器充電后，保持電容器所帶的電量Q不變，改變S或d，或插入電介質(zhì)，分別為甲、乙、丙圖所示，則靜電計(jì)指針的偏角變化為增大、增大、減小(填“增大”或“減小”或“不變”).圖5-4第22頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期四感悟·滲透·應(yīng)用【解析】本實(shí)驗(yàn)是定性研究平行板電容器電容C與兩極板間的距離d、兩板的正對(duì)面積S以及極板間的電介質(zhì)之間的關(guān)系.本實(shí)驗(yàn)三個(gè)圖均保持電容器的電量不變，由靜電計(jì)顯示的電勢(shì)差的變化可知電容器電容的變化