專題05演示實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)01

第一部分演示實(shí)驗(yàn)思想方法提煉感悟·滲透·應(yīng)用思想方法提煉思想方法提煉基于這樣，從1993年起全國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LC振蕩電路并融入圖像法處理數(shù)據(jù)，題目新穎，考查全面.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.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.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，圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況，每兩條相鄰波紋(圖中曲線)之間距離表示一個(gè)波長，圖5-1感悟·滲透·應(yīng)用

則波經(jīng)過孔之后的傳播情況，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，故波長不變，即擋板前后波紋間距相等.若頻率增大，由=v/f知波長變小，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)大于波長則可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象.

【答案】ABC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(填有或無)偏轉(zhuǎn).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.感悟·滲透·應(yīng)用

若用黃光照射鋅板，靜電計(jì)指針無偏轉(zhuǎn)，說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)指針無偏轉(zhuǎn).

【答案】減小，無感悟·滲透·應(yīng)用【例3】(1997年全國高考題)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粒子穿過原子時(shí)，如果離核較遠(yuǎn)，受到的庫侖斥力就很小，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感悟·滲透·應(yīng)用【說明】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)說解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果.該實(shí)驗(yàn)說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).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.感悟·滲透·應(yīng)用【解析】當(dāng)窄縫寬度變窄時(shí)，它和光波的波長越接近，衍射現(xiàn)象越明顯，同時(shí)通過窄縫的光能越少，到達(dá)光屏上的寬度越寬，亮度就越弱.感悟·滲透·應(yīng)用【解題回顧】正確解答此類問題的關(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，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.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，則在離開兩相干光源路程之差為光波波長的整數(shù)倍處會(huì)出現(xiàn)亮條紋，路程之差為光半波長的奇數(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；亮感悟·滲透·應(yīng)用【解題回顧】1801年，英國物理學(xué)家托馬斯·楊在實(shí)驗(yàn)室里成功地解決了相干光源問題.觀察到了光