2024年高考物理第一輪考點復習精講精練 第38講 物理實驗（三）（原卷版+解析）

第38講物理實驗(三)

目錄

實驗8測定玻璃的折射率..............................................................I

實驗9用雙^干涉測量光的波長.......................................................6

實驗10驗證動量守恒定率............................................................11

實驗11用油膜法估測分子的大小......................................................15

實驗8測定玻璃的折射率

1.實驗原理

如實驗原理圖甲所示，當光線AOi以一定的入射角仇穿過兩面平行的玻璃磚時，通過插針法找

出跟入射光線40i對應的出射光線。從而求出折射光線。。2和折射角仇，再根據(jù)〃=瑞或〃

=恭PN算出玻璃的折射率.

2.實驗器材

木板、白紙、玻璃磚、大頭針、圖釘、量角器、三角板、鉛筆.

3.實驗步驟

(1)用圖釘把白紙固定在木板上.

(2)在白紙上畫一條直線aa\并取上的一點。為入射點，作過O點的法線NN.

(3)畫出線段人。作為入射光線，并在人O上插上修、上兩根大頭針.

(4)在白紙上放上玻璃磚，使玻璃磚的一條長邊與直線四夕寸齊，并畫出另一條長邊的近齊線儀/.

(5)眼睛在況/的?側透過玻璃磚觀察兩個大頭針并調整視線方向，使P的像被Pz的像擋住，然

后在眼睛這一側插上大頭針尸3,使P3擋住乃、2的像，再插上心，使巴擋住P3和修、P2的像.

(6)移去玻璃磚，拔去大頭針，由大頭針凸、巴的針孔位置確定出射光線06及出射點O,連接

。、。，得線段。O.

⑺用量角器測量入射角仇和折射角仇，并杳出其正弦值sin"和sin仇.

(8)改變入射角，重復實驗，算出不同入射角時的鬻，并取平均值.

4.數(shù)據(jù)處理

⑴計算法：用量角器測量入射角4和折射角仇，并查出其正弦值sin仇和sin紜算出不同入射角

時的喘，并取平均值.

(2)作sin。］—sin&圖象:改變不同的入射角仇,測出不同的折射角。2,作sin。1一sin&圖象,由

〃=黑可知圖象應為直線，如實驗原理圖乙所示，其斜率為折射率.

(3)“單位圓”法確定siM、s.in優(yōu)，計算折射率比

以入射點。為圓心，以一定的長度R為半徑畫圓，交入射光線0A于E點，交折射光線。。于

FHFHf

￡點，過工作NM的垂線EH,過￡作NV的垂線￡”［如實驗原理圖丙所示，sin。產瓦，sin〃2=^;,

OE=OE'=R,則〃=舞=黑.只要用刻度尺量出￡H、￡牙的長度就可以求出幾

sing匕n

5.注意事項

(1)用手拿玻璃碗時，手只能接觸玻璃磚的毛面或棱，不能觸摸光潔的光學面，嚴禁把玻璃磚當

尺子畫玻璃磚的另?邊協(xié)

(2)實驗過程中，玻璃磚在紙上的位置不可移動.

(3)大頭針應豎直地插在白紙上，且玻璃磚每兩枚大頭針Pl與P2間、P3與PA間的距離應大一

點，以減小確定光路方向時造成的誤差.

(4)實驗時入射角不宜過小，否則會使測晟誤差過大，也不宜過大，否則在人廳一側將看不到自、

P2的像.

(2021?乙卷)用插針法測量上、下表面平行的玻璃磚的折射率。實驗中用A、B兩個大頭

針確定入射光路.C、力兩個大頭針確定出射光路.。和。'分別是入射點和出射點,如圖(a)

所示。測得玻璃磚厚度為h=15.0mm；A到過O點的法線OM的距離AM=10.0mm,M到玻

璃磚的距離MO=20.0mm,O'到OM的距離為s=5.0mm。

(i)求玻璃磚的折射率；

(ii)用另一塊材料相同，但上下兩表面不平行的玻璃磚繞續(xù)實驗，玻璃磚的截面如圖(b)所示。

光從上表面入射，入射角從。逐漸增大，達到45°時，玻璃磚下表面的出射光線恰好消失。求此

玻璃磚上下表面的夾角。

[練習2]（2023?豐臺區(qū)二模）物理實驗一般都涉及實驗目的、實驗原理、實驗儀器、實驗方法、實

驗操作、數(shù)據(jù)分析等。

例如:

（1）用游標卡尺測金屬小球的直徑，示數(shù)如圖1所示，該小球的直徑為mnio

主尺

游標尺io

圖1

（2）某同學用插針法測定玻璃磚的折射率，做出光路圖如圖2所示。光線與玻璃磚表面和分別交

于O點和P點，他以O點為圓心、線段OP長度為半徑做圓，該圓與入射光線交于A點。過A

點和P點做法線的垂線，垂足分別為B點和Q點。則該玻璃磚的折射率為（選填選項

前字母）。

AA.n二迎

口_0B

Bn=0Q

c尸器

Dn=0P

（3）某同學利用如圖3甲所示裝置測量物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)。實驗臺上固定一個力傳

感器，傳感器用細線拉住物塊，物塊放置在水平的長木板上。水平向左拉動木板，物塊相對實驗

臺靜止，記錄下傳感器的示數(shù)在物塊上放置數(shù)量不同的砍碼，改變物塊和砍碼的總質量m,得到

多組數(shù)據(jù)，做出F-m圖像如圖3乙所示。已知直線的斜率為匕重力加速度為g。

①水平向左拉動木板，在物塊相對實驗臺靜止的過程中，卜.列說法正確的是

A.物塊受到的是靜摩擦力

B.物塊受到的是滑動摩擦力

C.實驗時可以加速拉動木板

甲

（1）準備插第三枚大頭針時，應在側觀察（選填“mm2”或“k1k2"）；

（2）插第三枚大頭針時，這枚大頭針應

A.只擋住P的像

B.只擋住P2的像

C.同時擋住P和P2的像

（3）插完所需大頭針，補全光路。圖乙為光路的一部分，Ai,Bi均為光路上的點，過Ai,Bi作

直線kik2的垂線，垂足分別為A2,B2,已知圖中AIO=BIO,則玻璃磚的折射率可表示為

力142B$2

A坦B

翳BBAA

B2O1212

（2022?朝陽區(qū)校級三模）在“測定玻璃的折射率”的實驗中，實驗小組在白紙上放好玻璃

磚MNPQ,畫出玻璃石專與空氣的兩個界面a"和bb'o

jx圖4

[=Z]EZZ][=][=±1

XM

X

?XxKX

甲乙丙「

（1）實驗小組內的三位學生在實驗中：

①第一位學生在紙上正確畫出了玻璃磚的兩個折射面aa'和bb'。因不慎碰動了玻璃磚，使它向

aa'方向平移了一點（如圖1所示），以后的操作都正確無誤，并仍以aa'和bb，為折射面畫出

了光路圖，這樣測出的折射率n的值將（選填“偏大”、“偏小”或“不變

②第二位學生為了避免筆尖觸劃玻璃磚的折射面，畫出的aa'和bb"都比實際的折射面向外側

平移了一些（如圖2所示）以后的操作都正確無誤，并仍以aa'和bb'為折射面畫出了光路圖,

這樣測出的折射率n的值招（選填“偏大”、“偏小”或“不變”）。

③第三位學生的操作和所畫的光路圖都正確無誤，只是所用的玻璃磚的兩個折射面不平行（如圖

3所示）。用這塊玻璃磚測出的折射率n的值將（選填“偏大”、“偏小”或“不變”）。

（2）另一實驗小組的甲、乙、丙、丁四位同學實驗中得到如圖所示的插針結果，由圖可知：

①從圖上看，肯定把針插錯了的同學是。

②從圖上看，測量結果準確度最高的同學是。

實驗9用雙縫干涉測量光的波長

一、實驗器材

雙縫干涉儀（由光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭組成），另外還

有學生電源、導線、刻度尺.

1.相鄰兩條亮條紋的間距AA與入射光波長九雙縫$、S2的間距d及雙縫與屏的距離/滿足的

關系式為"=/1.

2.測量頭的構造及使用

如圖甲所示，測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構成，轉動手輪，分劃板會向左右移動，測量時，

應使分劃板中心刻度對齊條紋的中心，如圖乙，記下此時手輪上的讀數(shù).

兩次讀數(shù)之差就表示這兩條條紋間的距離.

實際測最時，要測出n條亮紋（暗紋）的寬度，設為a,那么Ax=一、

n-I

二、實驗步驟

1.觀察干涉條紋

⑴將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如圖所示.

光源濾光片單縫雙縫遮光筒屏

as

(2)接好光源，打開開關，使燈絲正常發(fā)光.

(3)調節(jié)各器件的高度，使光源發(fā)出的光能沿軸線到達光屏.

(4)安裝雙縫和單縫，中心大致位于遮光筒的軸線上，使雙縫與單縫的健平行，二者間距約5?10cm,這

時.，可觀察白光的干涉條紋.

(5)在單縫和光源間放上漉光片，觀察單色光的干涉條紋.

2.測定單色光的波長

(I)安裝測量頭，調節(jié)至可清晰觀察到干涉條紋.

(2)使分劃板中心刻線對齊某條亮條紋帕中央，.記下手輪上的讀數(shù)0，將該條紋記為第1條亮

紋；轉動手輪，使分劃板中心刻線移動至另一亮條紋的中央，記下此時手輪上的讀數(shù)S，將該條紋

記為第〃條亮紋.

(3)用刻度尺測量雙縫到光屏的距離/(d是已知的).

(4)重復測量.

三、數(shù)據(jù)處理

(1)條紋間距Ax=箕手|.

(2)波長

(3)計算多組數(shù)據(jù)，求4的平均值.

四、注意事項

(I)雙縫干涉儀是比較精密的儀器，應輕拿輕放，且注意保養(yǎng).

(2)安裝時，注意調節(jié)光源、濾光片、單縫、雙縫的中心均在遮光簡的中心軸線上，并使單縫、

雙縫平行且間距適當.

(3)光源燈絲最好為線狀燈絲，并與單縫平行且靠近.

(4)照在光屏上的光很弱，主耍原因是燈絲與單縫、雙縫，測量頭與遮光筒不共軸所致；十涉條

紋不清晰的一般原因是單縫與雙縫不平行所致，故應正確調節(jié).

五、誤差分析

(I)雙縫到屏的距離/的測量存在誤差.

(2)測條紋間距Ax帶來的誤差.

①干涉條紋沒有調整到最清晰的程度：

②誤認為A.V為亮(暗)條紋的寬度：

③分劃板刻線與干涉條紋不平行，中心刻線沒有恰，好位于條紋中心；

④測量多條亮條紋間的距離時讀數(shù)不準確，此間距中的條紋數(shù)未數(shù)清.

（2023?孝昌縣校級模擬）（1）在用雙縫干涉測量光的波長的實驗中，如圖所示，則a、b處

的光學儀器分別是o

A.透鏡單縫

B.透鏡雙縫

C.單縫雙縫

D.雙縫單縫

（2）如果雙縫間距是d,雙縫到毛玻璃的距離是L,第二條亮紋到第六條亮紋間距是x.則光的

波長是：（用x、d、L表示）。

光源濾光上II遮光弋_

x

°□??O目鏡

abI

毛玻璃

[練習7]（2023?道里區(qū)校級二模）在實驗室用雙縫干涉測光的波長，請按照題目要求I可答下列問題:

（1）將表中的光學元件放在圖1所示的光具座上，組裝成用雙縫干涉測光的波長的實驗裝置。

元件代號ABCD

元件名稱雙健光屏單縫濾光片

將白光光源放在光具座最左端，依次放置凸透鏡和表1中其他光學元件，由左至右，各光學元件

的排列順序應為（填寫元件代號）。

（2）已知該裝置中雙縫間距d=0.200mm,雙縫到光屏的距離L=0.500m,在光屏上得到的干涉

圖樣如圖2甲所示，分劃板在圖中A位置時螺旋測微器如圖2乙所示：在B位置時螺旋測微器

如圖2丙所示，則其示數(shù)XB=mm。由以上所測數(shù)據(jù)可以得出該單色光的波長為

m（結果保留三位有效數(shù)字）。

'3T

01cm212131415161718

圖1

（1）在“驗證機械能守恒定律”實驗中，采用重錘自由下落的實驗方案，經正確操作獲得一條紙

帶如圖I所示。實驗所用打點計時器電源頻率為50Hz,重錘質量m=0.30kg,當?shù)刂亓铀俣萭

=9.79m/s2,則打A點時紙帶速度為,A點到B點過程中重力勢能變化量為

（結果保留2位有效數(shù)字）,

（2）小姚同學用如圖2所示的裝置做“探究碰撞中的不變量”實驗。

①關于滑塊A、B的碰撞，下列說法正確的是。

A.兩個滑塊碰撞前必須有一個靜止

B.兩個滑塊碰撞后必須結合在一起

C.兩個滑塊碰撞后可結合在一起，也可分開

D.兩滑塊可以從整體靜止到相互彈開

②實驗中測得滑塊A的質量為222.0g,滑塊B的質量為216.0g,用50分度游標卡尺測量遮光條

A的寬度，其讀數(shù)如圖3所示，則讀數(shù)為cm；滑塊A從左向右通過光電門1后與

靜止的滑塊B碰撞，碰后粘合成一體通過光電門2,遮光條A先后通過光電門1、2所對應的計

時器讀數(shù)分別如圖4、圖5所示（圖中數(shù)值的單位是ms）,則碰后滑塊A、B的總動量為

kg-m/s（計算結果保留2位小數(shù)）。

（3）在“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗中：

①用單色光照射雙縫后，在目鏡中觀察到如圖所示的情形。若其他操作無誤，則上述情形下測得

的單色光波長將（選填“偏大”、“不變”或“偏小”）；

②若想對圖的情形進行調整，則需要的操作是o

A.旋轉毛玻璃屏

B.左右撥動撥桿

C.旋轉測量頭上的手輪

D.旋轉遮光筒和測量頭

[練習9]（2023?香坊區(qū)校級一模）利用圖1示裝置測量某種單色光的波長。實驗時，接通電源使光

源正常發(fā)光；調整光路，使得從目鏡中可以觀察到干涉條紋。

（1）實驗前打開光源，調節(jié)光源的高度和角度，使它發(fā)出的光束沿著遮光筒的軸線把屏照亮；然

后光具座上先放置b和c,再放置a（選填“雙縫”“單縫”“濾

光片”），就可以觀察到單色光的雙縫干涉圖樣。

（2）實驗中已知雙縫間的距離d=0.3mm,雙縫到光屏的距離L=1.2m,某種單色光照射雙縫時，

用測量頭測量條紋間的寬度：先將測量頭的分劃板中心刻線與某痙紋中心對齊，將該亮紋定為第

1條亮紋，此時手輪上的示數(shù)如圖甲所示為mm；然后同方向轉動測量頭，使分劃

板中心刻線與第6條亮紋中心對齊，此時手輪上的示數(shù)如圖乙所示為mm,則這

種單色光的波長為m（結果保留兩位有效數(shù)字）。

（3）上述實驗中，若僅將紅色濾光片更換為藍色濾光片，則相鄰亮紋中心間距（選填

“增大”“減小”或“不變”）。

［練習（2023?深圳一模）某實驗小組使用圖甲的裝置測量某紅色激光的波長。用光具座固定激光

筆和刻有雙縫的黑色紙板，雙縫間的寬度d=O.2mm。激光經過雙縫后投射到光屏中的條紋如圖

乙所示，由刻度尺讀出A、B兩亮紋間的距離*=mm.通過激光測距儀測量出雙縫

到投影屏間的距離L=2.0m,已知二=—（。為相鄰兩條亮紋間的距離）則該激光的波長入=

dL

m。如果用紫色激光重新實驗，相鄰亮紋間距會（填“變大”、“變小”或“不變”）.

甲

乙

實驗10驗證動量守恒定律

1.實驗原理

在一維碰撞中，測出物體的質量機和碰撞前、后物體的速度八H算出碰撞前的動量〃=機四

+W2V2及碰撞后的動量p'=〃?M'+加2V2,，看碰撞前后動量是否守恒.

2.實驗器材

斜槽、小球(兩個)、天平、復寫紙、白紙等.

3.實驗步驟

(1)用天平測出兩小球的質量，并選定質量大的小球為入射小球.

(2)按照實驗原理圖甲安裝實驗裝置.調整、固定斜槽使斜槽底端水平.

(3)白紙在下，復寫紙在上旦在適當位置鋪放好.記下重垂線所指的位置O.

(4)不放被撞小球，讓入射小球從斜槽上某固定高度處自由滾下，重復10次.用圓規(guī)畫盡量小的

圓把小球所有的落點都圈在里面.圓心P就是小球落點的平均位置.

(5)把被撞小球放在斜槽末端，讓入射小球從斜槽同一高度自由滾下，使它們發(fā)生碰撞，重更實

驗10次.用步驟(4)的方法，標出碰后入射小球落點的平均位置M和被撞小球落點的平均，立置M如

實驗原理圖乙所示.

⑹連接OM測展線段OP、OM、ON的長度.將測最數(shù)據(jù)填入表中.最后代入〃"OP=〃八OM

+m2ON,看在誤差允許的范圍內是否成立.

(7)整理好實驗器材放回原處.

(8)實驗結論：在實驗誤差允許范圍內，碰撞系統(tǒng)的動量守恒.

4.數(shù)據(jù)處理

驗證表達式：i也+mi口=〃21'+mivi

5.注意事項

(L)前提條件

保證碰撞是一維的，即保證兩物體在碰撞之前沿同一直線運動，碰撞之后還沿這條直線運動.

(2)利用斜槽進行實驗，入射球質量要大于被碰球質量，即,?。尽?2,防止碰后如被反彈

[練習11](2022?天津)某同學驗證兩個小球在斜槽末端碰撞時的動量守恒，實驗裝置如圖1所示。

A、B為兩個直徑相同的小球。實驗時，不放B,讓A從固定的斜槽上E點自由滾下，在水平

面上得到一個落點位置；將B放置在斜槽末端，讓A再次從斜槽上E點自由滾下，與B發(fā)生

正碰，在水平面上又得到兩個落點位置。三個落點位置標記為M、N、P。

主尺

023cm

山」」1山小用“小u山」」山

0游標尺L10

圖1圖2

（1）為了確認兩個小球的百徑相同，該同學用10分度的游標卡尺對它們的直徑進行了測量，某

次測量的結果如圖2所示，其讀數(shù)為mm。

（2）下列關于實驗的要求哪個是正確的o

A,斜槽的末端必須是水平的

B.斜槽的軌道必須是光滑的

C.必須測出斜槽末端的高度

D.A、B的質量必須相同

（3）如果該同學實驗操作正確且碰撞可視為彈性碰撞，A、B碰后在水平面上的落點位置分別

為、。（填落點位置的標記字母）

[練習12]（2022?浙江）”探究碰撞中的不變量”的實驗裝置如圖所示，阻力很小的滑軌上有兩輛小

車A、B,給小車A一定速度去碰撞靜止的小車B,小車A、B碰撞前后的速度大小可由速度傳

感器測得。

BA

[\Ip-ol

1匹

（1）實驗應進行的操作有。

A.測量滑軌的長度

B.測量小車的長度和高度

C.碰撞前將滑軌調成水平

（2）下表是某次實驗時測得的數(shù)據(jù)：

A的質量/kgB的質量/kg碰撞前A的速度大碰撞后A的速度大碰撞后8的速度大

小/（m*s1）小/（m*s1）小/（m?sI）

0.2000.3001.0100.2000.800

由表中數(shù)據(jù)可知，碰撞后小車A、B所構成系統(tǒng)的總動量大小是kg-m/so（結果保

留3位有效數(shù)字）

[練習13]（2023??？谀M）某同學利用氣墊導軌驗證動量守恒定律，實驗裝置如圖所示。

（1）將滑塊A放置在氣墊導軌上，打開氣泵，待氣流稔定后，調節(jié)氣墊導軌的調節(jié)旋鈕，下列

哪些選項說明氣墊導軌已調到水平o

A.當氣墊導軌與桌面平行時

B.輕推滑塊A,經過兩個光電門的時間相等

C.直接用眼睛觀察氣墊導軌是否水平

D.滑塊A能在氣墊導軌二保持靜止

（2）測出滑塊A和遮光條的總質量為mA,滑塊B和遮光條的總質量為me,兩遮光條的寬度相

同。將滑塊B靜置于兩光目門之間，將滑塊A靜置于光電門1左側，推動A,使其獲得水平向

右的初速度，經過光電門1并與B發(fā)生碰撞，碰撞后A被彈回，再次經過光電門1。光電門1先

后記錄的擋光時間分別為△U、At2,光電門2記錄的擋光時間為At3,則實驗中兩滑塊的質鼠應

滿足mA1BB（選填“>”“V"或“=”）。

（3）若碰撞過程中動量守恒，則滿足的關系式是。

[練習14]（2023?貴州模擬）某物理興趣小組利用如圖甲所示的裝置進行實驗，水平桌面上固定有一

帶刻度的水平導軌，在導軌B點固定有一個光電門，導軌AB粗糙，BC光滑，重力加速度為

go興趣小組的實驗步驟如卜.：

①測量固定在小滑塊a上的窄擋光片寬度，測得寬度為d：

②選擇一根適當?shù)妮p質彈簧，測量原長為L：

③滑塊a和小球b用細線連接，中間夾被壓縮了的輕質彈簧（為②中選擇的彈簧），靜止放置在導

軌上，使滑塊a到光電門的距離和小球b到導軌右側的距離均大于L；

④燒斷細線，滑塊a最終停在水平導軌上E點（圖中未畫出），用刻度尺測出B、E兩點之間的距

離為s；

⑤記錄滑塊a通過光電門時擋光片的遮光時間t；

⑥小球b從水平導軌邊緣飛出后，落在水平地面上的口點，用刻度尺測出水平導軌邊緣距水平地

面的高度為h及水平導軌邊緣垂線與D點之間的水平距離x；

⑦改變彈簧壓縮量，進行多次測量。

（1）若用該實驗來驗證“動量守恒定律”，還需測量的物理量有;則只需驗

證（用你測量的物理量對應的字母和實驗步驟中的字母表示）即可驗證

“動量守恒定律”。

（2）改變彈簧壓縮量多次實驗，該實驗小組得到s=/2的關系圖像如圖乙所示，圖線的斜率為

k,則導軌上B點左側與滑塊a之間的動摩擦因數(shù)大小為（用上述實驗

數(shù)據(jù)字母表示）。

［練習15］（2023?滄州一模）某高中物理興趣小組設計了如圖所示的裝置來驗證動量守恒定律。一長

木板固定在水平桌面上，木板左端裝有豎直擋板，輕彈簧的一端固定在豎直擋板上，長木板右

端伸出桌面，右端點為0。半徑為R的圓弧豎直放置在水平地面上，圓心為長木板右端點Oo

緩慢推動質量為mi的小球a,將彈簧從原長位置壓縮至A點，釋放后小球從木板右端點O水

平拋出，落至右側圓弧上。再把質量為m2、半徑與小球a相同的小球b靜止放在O點，小球a

壓縮彈簧后仍從A點移放，與小球b相碰后，兩球分別落至右側圓弧上。多次重復實驗，得到

兩球落在圓弧上的三個平均位置分別為M、P、No測得長木板右端點O與M、P、N三點的連

線與豎直方向的夾角分另!為田、。2、（X3。已知小球半徑遠小于圓弧半徑。

（1）關于該實驗，下列說法正確的有。

A.小球a的質量必須大于小球b的質量

B.長木板必須做到盡可能的光滑

C.長木板必須水平放置

D.需測出圓弧半徑R的具體數(shù)值

（2）若小球a第一次在圓瓠上的落點為N,則小球b在圓弧上的落點為上圖中的點；驗

證兩球碰撞過程中動量守恒的表達式為（從題給向、m2、g、田、。2、

。3、R中選擇需要的物理量表示）。

實驗11用油膜法估測分子的大小

1.實驗器材

盛水淺盤、注射器（或滴管）、容量瓶、坐標紙、玻璃板、琲子粉（或細石膏粉）、油酸酒精溶液、

量筒、彩筆.

2.實驗步驟

(1)用稀酒精溶液及清水清洗,淺盤，充分洗去油污、粉塵，以免給實驗帶來誤差.

(2)配制油酸酒精溶液，取油酸1mL,注入500mL的容量瓶中，然后向容量瓶內注入酒精，直到

液面達到500mL刻度線為止，搖動容量瓶，使油酸充分溶解在酒精中，這樣就得到了500mL含1mL

純油酸的油酸泗精溶液.

(3)用注射器(或滴管)將油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并記卜量筒內增加一定體積匕時

的滴數(shù)n.

(4)根據(jù)％=勺算出每滴油酸酒精溶液的體積Vo.

(5)向淺盤里倒入約2cm深的水，并將琲子粉或細石膏粉均勻地撤在水面上.

(6)用注射器(或滴管)將一滴油酸酒精溶液滴在水面上.

(-7)待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，并將油酸膜的形狀用彩筆畫在玻璃板上.

⑻將畫有油酸，薄膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上，算出油酸薄。膜的面積5(求面積時以坐標紙上邊

長為1cm的正方形為單位計算輪廓內正方形的個數(shù)，不足半個的舍去，多于半個的算一個).

(9)根據(jù)油酸酒精溶液的配制比例，算出一滴油酸酒精溶液中純油酸的體枳V,并代入公式

算出油酸薄膜的厚度〃

(10)重復以上實驗步驟，多測幾次油酸薄膜的厚度，并求平均值，即為油酸分子的大小.

3.實驗原理

實驗采用使油酸在水面上形成一層單分子油膜的方法估測分子的大小.當把一滴用酒精稀釋過

的油酸滴在水面上時，油酸就在水面上散開，其中的酒精溶于水，并很快揮發(fā)，在水面上形成如實

驗原理圖甲所示形狀的一層純油酸薄膜.如果算出一定體積的油酸在水面上形成的單分子油膜的面

枳，即可算出油酸分子的大小.用V表示一滴油酸酒精溶液中所含純油酸的體積，用S表示單分子

油膜的面積，用4表示分子的直徑，如實驗原理圖乙所示，則〃=4.

4.數(shù)據(jù)處理

根據(jù)上面記錄的數(shù)據(jù)，完成以下表格內容.

實驗次數(shù)量筒內增加1mL溶液時的滴數(shù)輪廓內的小格子數(shù)輪廓面積S

1

2

實驗次數(shù)一滴一純油酸的體積V分子的大小(m)平均值

1

2

5.注意事項

(I)注射器針頭高出水面的高度應在1cm之內，當針頭靠水面很近(油酸未滴下之前)時，會發(fā)現(xiàn)

針頭下方的粉層已被排開，這是由于針頭中酒精揮發(fā)所致，不影響實驗效果.

（2）待測油酸薄膜擴散后又會收縮，要在油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后再畫輪廓.擴散后又收縮有兩個

原因：①水面受油酸液滴沖擊凹陷后乂恢復；②酒精揮發(fā)后液面收縮.

（3）當重做實驗時，將水從淺盤的一側邊緣倒出，在這側.邊緣會殘留油酸，可用少量酒精清洗,

并用脫脂棉擦去再用清水沖洗，這樣做可保持淺盤的清潔.

（4）本實驗只要求估測分子的大小，實驗結果的數(shù)量級符合要求即可.

［練習16|（2023?臺州二模）（1）某同學利用如圖甲所示裝置做“探究彈力和彈簧伸長的關系”實瞼.

如圖乙所示的彈簧用亳米刻度尺測得的長度為cm,口用兩根不同規(guī)格的輕質彈

簧a和b進行實驗，得到彈力F與彈簧形變量x關系如圖丙所示，關于圖像分析下列說法正確

的是。

A.彈性限度內，彈簧a的勁度系數(shù)比b小

B.彈簧a的自重比彈簧b的大

C.彈簧a的原長一定比彈簧b的大

D.彈簧a的圖像穹曲，是因為超過了彈簧的彈性限度

（2）①在“用油膜法估測分子的大小”實驗中，所選用的油酸酒精溶液的濃度為每104mL溶液

中含有純油酸5mL。用注射器測得1mL上述溶液有75滴。把1滴該溶液滴入盛水的淺盤里，測

得水面穩(wěn)定后的油膜面積為99cm2,可算出一滴溶液中含有純油酸的體積為ml,

油酸分子的直徑約為（結果均保留一位有效數(shù)字）

②某同學最終得到的油酸分子直徑數(shù)值和其他同學相比明顯偏大，其原因可能是。

A.水面上排子粉撒的較多，油膜未充分展開

B.使用了長時間放置且未密封保存的油酸酒精溶液

C.計算油酸膜面積時，錯將所有不完整的方格作為完整方格處理

D.錯誤地將油酸酒精溶液的體積直接作為純油酸的體積進行計算

［練習17］（2023?濠江區(qū)校級模擬）在“用油膜法估測分子大小”的實驗中，所用油酸酒精溶液的濃

度為每Vi體積溶液中有純油酸體積V2,用注射器和晟筒測得Vo體積上述溶液有n滴，把一滴

該溶液滴入盛水的撒有癱子粉的淺盤中，待水面穩(wěn)定后，得到油酸薄膜的輪廓形狀和尺寸如圖

所示，圖中每個小正方形格的邊長為a,則可求得：

（1）油酸薄膜的面積5=;

（2）油酸分子的直徑是；（用Vi、V2、Vo、n、S表示）

（3）某同學實驗中最終得到的油酸分子直徑數(shù)據(jù)偏大，可能是由于

A.油膜中含有大量未溶解的酒精

B.計算油膜面積時，舍去了所有不足一格的方格

C.用注射器和量筒測Vo體積溶液滴數(shù)時多記錄了兒滴

D.水面上琲子粉撒得太多，油膜沒有充分展開

[練習18]（2023?畢節(jié)市模擬）某同學用油膜法估測分子直竹大小，實驗步驟如下：

①將體積為Vo的純油酸溶于酒精，稀釋成總體積為V的油酸酒精溶液。用注射器吸取該溶液，

?滴一滴地滴入小量簡中，滴入N滴時，記錄體積為Vi；

②在邊長為40-50cm的淺盤里倒入2.5cm深的水，將琲子粉均勻撒在水面上；

③用注射器往水面上滴1滴上述溶液，當油酸形成的薄膜形狀穩(wěn)定后,將透明玻璃板蓋在淺盤上，

用彩色筆在玻璃板上描出油酸薄膜的形狀；

④將畫有油酸薄膜輪廓形狀的玻璃板置于坐標紙上，坐標紙的最小正方形邊長為a。

計算出輪廓范圍內最小正方形的總個數(shù)為n,不足半個的舍去，多于半個的算一個；

實驗步驟①中，稀釋油酸的目的是，油酸分子的直徑表達式d

=。假設用注射器吸取油酸酒精溶液滴入小量筒中時，滴數(shù)少記了幾滴,

由此計算出來的d將（填“偏大”、“偏小”或“不變

第38講物理實驗(三)

目錄

實驗8測定玻璃的折射率.......................................................1

實驗9用雙縫干涉測量光的波K...............................................................................................6

實驗10驗證動量守恒定律.....................................................11

實驗11用油腴法估測分子的大小..............................................15

實驗8測定玻璃的折射率

i.實驗原理

如實驗原理圖甲所示，當光線AOi以一定的入射角仇穿過兩面平行的玻璃磚時，通過

插針法找出跟入射光線4%對應的出射光線O2B,從而求出折射光線O1O2和折射角仇，再

根據(jù)〃=器貫或〃=器算出玻璃的折射率，

2.實驗器材

木板、白紙、玻璃磚、大頭針、圖釘、量角器、三角板、鉛筆.

3.實驗步驟

(1)用圖釘把白紙固定在木板上.

(2)在白紙上畫一條直線a八并取。"上的一點O為入射點，作過。點的法線

(3)畫出線段40作為入射光線，并在AO上插上外、P2兩根大頭針.

(4)在白紙上放上玻璃磚，使玻璃磚的一條長邊與直線a”對齊，并畫出另一條長邊的對

齊線bb'.

(5)眼睛在從/的?側透過玻璃磚觀察兩個大頭針并調整視線方向，使P1的像被P2的像

擋住，然后在眼睛這一，側插上大頭針心，使P3擋住P、P2的像，再插上汽，使匕擋住P3

和Pl、P2的像.

(6)移去玻璃磚，拔去大頭針，由大頭針「3、尸4的針孔位置確定出射光線及出射點

連接0、。得線段。01

(7)用量角器測量入射角&和折射角仇，并查出其正弦值sin&和sin仇.

(8)改變入射角，重復實驗，算出不同入射角時的鬻，并取平均值.

ol11(/7

4.數(shù)據(jù)處理

⑴計算法：用量角器測量入射角仇和折射角仇,并查出其正弦值sin仇和sin仇.算出不

同入射角時的鬻，并取平均值.

oil1L/2

(2)作sin。］—sin仇圖象:改變不同的入射角仇，測出不同的折射角仍，作sind一sin仇圖

象，由〃=鬻可知圖象應為直線，如實驗原理圖乙所示，其斜率為折射率?

(3)“單位圓”法確定sina、s_ina,計算折射率〃.

以入射點。為圓心，以一定的長度/＜為半徑畫圓，交入射光線少于￡點，交折射光

線0。于E點，過石作NW的垂線E”,過F作NM的垂線E7T如實驗原理圖內所示，sind

二盟,s\n8尸黑，0E=0E=R，則〃=黑/=留.只要用刻度尺量出E”、E7T的長度就

可以求出幾

5.注意事項

(I)用手拿玻璃磚時，手只能接觸玻璃磚的毛面或棱，不能觸摸光潔的光學面，嚴禁把玻

璃磚當尺子畫玻璃磚的另一邊bb'.

(2)實驗過程中，玻璃磚在紙上的位置不可移動.

(3)大頭針應豎宜地插在白紙上，且玻璃磚每兩枚大頭針P與七間、A與乙間的距離

應大一點，以減小確定光路方向時造成的誤差.

(4)實驗時入射角不宜過小，否則會使測量誤差過大，也不宜過大，否則在4/一側.將看

不到外、02的像.

［練習1］(2021?乙卷)用插針法測量上，下表面平行的被璃磚的折射率.實驗中用A,B兩

個大頭針確定入射光路，C、D兩個大頭針確定出射光路，0和0,分別是入射點和出

射點。如圖(a)所示。測得玻璃磚厚度為h=15.0mm：A到過0點的法線OM的距離

(i)求玻璃磚的折射率；

(ii)用另一塊材料相同，但上下兩表面不平行的玻璃磚繼續(xù)實驗，玻璃磚的截面如圖

(b)所示。光從上表面入射，入射角從。逐漸增大，達到45°時，玻璃磚下表面的出射

光線恰好消失。求此玻璃磚上下表面的夾角。

【解答】解：(i)如圖(a)所示，由幾何知識可得：

入射角的正切值tani=需=溫翳=所以入射角的正弦值sini=f

折射角的正切值lanr=*=黯黑=所以折射角的正弦值sinr=%

玻璃磚的折射率n==增*-^==\/2

(ii)如圖(b)所示，由折射率公式可得：

"IB,其中入射角。=45°

解得折射角的正弦值或叩=半=強刊，則折射角0=3。。

由題意可知：折射光線出玻璃磚下表面時，折射光線與法線的夾角為臨界角C,

由幾何知識可得玻璃破上下表面的夾角8=180°-90°-[0+(90“-C)]=90°-(30°

+45°)=15°

答：(i)玻璃磚的折射率為四：

(ii)玻璃磚上下表面的夾角15°.

B

O'f

I

D

圖⑶

（2023?豐臺區(qū)二模）物理實驗一般都涉及實驗目的、實驗原理、實驗儀器、實驗

方法、實驗操作、數(shù)據(jù)分析等。

例如：

（1）用游標卡尺測金屬小球的直徑，示數(shù)如圖1所示，該小球的直徑為13.7mm。

（2）某同學用插針法測定玻璃磚的折射率，做出光路圖如圖2所示。光線與玻璃房表面

和分別交于O點和P點，他以。點為圓心、線段OP長度為半徑做圓，該圓與入射光線

交FA點。過A點和P點做法線的垂線，垂足分別為B點和Q點。則該玻璃磚的折射

率為A（選填選項前字母）。

（3）某同學利用如圖3甲所示裝置測量物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)。實驗臺上固定一

個力傳感器，傳感器用細線拉住物塊，物塊放置在水立的長木板上。水平向左拉動木板，

物塊相對實驗臺靜止，記錄下傳感器的示數(shù)在物塊上放置數(shù)量不同的祛碼，改變物塊和

祛碼的總質量m,得到多組數(shù)據(jù)，做出F?m圖像如圖3乙所示。已知真線的斜率為匕

重力加速度為g°

①水平向左拉動木板，在物塊相對實驗臺靜止的過程中，下列說法正確的是BC.

A.物塊受到的是靜摩擦力

B.物塊受到的是滑動摩擦力

C.實驗時可以加速拉動木板

D.傳感器測量的就是物塊所受的摩擦力

k

②物塊和長木板之間的動摩擦因數(shù)口=（用k和g表示）。

圖3

【解答】解：(1)10等分游標卡尺的精確度為0.1mm,小球直徑d=13mm+7X0.1mm=

13.7mm；

(2)由圖2結合數(shù)學知識，入射角的正弦5出4。8=半

折射角的正弦s出/POQ=等

A

.xxaALc±^SLTI^LAOBADRAD

根據(jù)折射定律和而=不＞＜網=地

綜上分析，故A正確，BCD錯誤。

故選：Ao

(3)①AB.物塊與木板之間有相對運動，因此物塊受到的是滑動摩擦力，故A錯誤，B

正確；

C.根據(jù)滑動摩擦力公式，物塊受到的摩擦力f=pmg,可見物塊受到的摩擦力與木板的運

動速度無關，故C正確；

D.傳感器測量的就是物塊所受繩子的拉力，故D錯誤。

故選：BC。

②物塊始終相對于實驗臺面處于靜止狀態(tài)，根據(jù)平衡條件F=iimg=ug?m

結合F-m圖像可知，圖像的斜率k=pg

因此動摩擦因數(shù)〃

k

故答案為：(1)13.7;(2)A；(3)①BC；②一。

9

[練習3](2023?貴陽三模)某同學測鼠玻璃磚的折射率。

①圖甲、圖乙是實驗過程中玻璃磚放置的兩種方式，其中正確的是圖乙(選填“圖

圖甲圖乙圖丙

②圖丙是實驗過程中拍攝的一張照片，其中0是入射光線與玻璃磚界面的交點，a、b兩

點到。點的距離相等，根據(jù)圖丙，并利用刻度尺量出兩個量即可算出玻璃磚折射率，這

兩個量是兩條垂線ac和bd的長度。

③該玻璃磚折射率為1.5（保留2位有效數(shù)字，用三角函數(shù)表示不得分）。

【解答】解?：①玻璃磚應該平放在水平桌面上面，則正確的是圖乙：

②由ab兩點分別向虛線（法線）引垂線，則用刻度尺量的兩條垂線ac和bd的長度；

③該玻璃破折射率為n=驍夢|=柒翩”

00

故答案為：①圖乙：②兩條垂線AC和hd的長度：③1.5c

[練習4]（2023?電白區(qū)校級一模）長方體形狀的玻璃磚有一個表面鍍銀（光線不能透過）,

現(xiàn)利用“插針法”測定此玻璃破的折射率。如圖甲所示，實驗時，先將玻璃磚平放到水

平面內的白紙上，鍍銀面與紙面垂直。貼著玻璃磚前后兩個面在紙上畫出直線mm2和

k*2,其中mim2側為鍍銀面。然后在白紙上豎直插上兩枚大頭針Pi,P2。

甲乙

（1）準備插第三枚大頭針時，應在kik2側觀察（選填“mm2”或“kik2”）；

（2）插第三枚大頭包時，這枚大頭包應C；

A.只擋住Pi的像

B.只擋住P2的像

C.同時擋住Pi和P2的像

（3）插完所需大頭針，補全光路。圖乙為光路的一部分，Ai,Bj均為光路上的點，過Ai,

Bi作直線kik2的垂線，垂足分別為A2,B2,已知圖由AQ=BiO,則玻璃磚的折射率可

表示為Ao

A20

A.——

B20

B翳

AA

CI2

力”2

D.皿

4遇2

【解答】解：（1）確定第三枚大頭針P3位置的作圖方法：由于mum表面鍍銀，只能反

射，所以光路為：入射光線、經過k*2的折射光線、經過mm2的反射光線、再次經過

k|k2的折射后的出射光線,作出此光路,即可標出P3的位置,則

準備插第三枚大頭針時，應在k*2側觀察；

（2）插第三枚大頭針E寸，這枚大頭針應同時擋住P1和P2的像，故AB錯誤，C正確。

故選：Co

A2O

（3）根據(jù)折射定律可得1]=鬻=箸=蝴，故A正確，BCD錯誤。

故選：A。

故答案為：（1）kik2：（2）C；（3）A

[練習5]（2022?朝陽區(qū)校級三模）在