【绿色通道】高考物理 实验用单摆测定重力加速度测定玻璃的折射率用双缝干涉测光的波长课件 新人教选修33

实验(一)用单摆测定重力加速度

【实验目的】1．用单摆测定当地的重力加速度．2．能正确熟练地使用秒表．【实验器材】长约1m的细线、小铁球、铁架台(连铁夹)、米尺、秒表．【实验步骤】1．将细线的一端穿过小铁球上的小孔并打结固定好，线的另一端固定在铁架台的铁夹上，做成一个单摆．6．求出几次实验得到的重力加速度的平均值，即可看成当地的重力加速度．【误差分析】1．系统误差主要来源于单摆模型本身是否符合要求，即：悬点是否固定，球、线是否符合要求，振动是圆锥摆还是在同一竖直平面内的振动等．2．偶然误差主要来自时间的测量上，要从摆球通过平衡位置开始计时，不能多计或漏计振动次数．3．为了减小偶然误差，通常采用两种方法：(1)多次测量求平均值法；(2)图象法．(2009·浙江理综)(1)在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中，两位同学用游标卡尺测量小球的直径如图甲、乙所示．测量方法正确的是________(选填“甲”或“乙”)(2)实验时，若摆球在垂直纸面的平面内摆动，为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数，在摆球运动最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻，如图甲所示．光敏电阻与某一自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t变化的图线如图乙所示，则该单摆的振动周期为________．若保持悬点到小球顶点的绳长不变，改用直径是原小球直径2格的另一小球进行实验，则该单摆的周期将________(填“变大”、“不变”或“变小”)．图乙中的Δt将________(填“变大”、“不变”或“变小”)答案：(1)乙乙(2)2t0变大变变大实验(二二)用用双缝干干涉测光光的波长长【实验目目的】1．了解解光波产产生稳定定干涉现现象的条条件．2．观察察双缝干干涉图样样．3．测定定单色光光的波长长．【实验原原理】单色光通通过单缝缝后，经经双缝产产生稳定定的干涉涉图样，，图样中中相邻两两条亮(暗)纹纹间距Δx与双缝间间距d、双缝到到屏的距距离l、单色光光的波长长λ之间满足足λ＝d·Δx/l.【实验器器材】双缝干涉涉仪一套套，米尺尺，测量量头．【实验步步骤】1．如下下图所示示，把直直径约10cm、长长约1m的遮遮光筒水水平放在在光具座座上，遮遮光筒的的一端装装有双缝缝，另一一端装有有毛玻璃璃屏．2．接好好光源，，打开开开关，调调节光源源的高度度，使它它发出的的光束能能够沿着着遮光筒筒的轴线线把屏照照亮．3．安装装单缝和和双缝，，单缝和和双缝间间距离约约为5cm～～10cm，，使缝相相互平行行，中心心大致位位于遮光光筒的轴轴线上，，这时在在屏上就就会看到到白光的的双缝干干涉图样样．4．在单单缝和光光源间放放上滤光光片，观观察单色色光的双双缝干涉涉图样．．5．分别别改变滤滤光片和和双缝，，观察干干涉图样样的变化化．7．换用用不同颜颜色的滤滤光片，，观察干干涉条纹纹间距的的变化，，并求出出相应色色光的波波长．(2009·北北京理综综)在《用双双缝干涉涉测光的的波长》》实验中中，将双双缝干涉涉实验仪仪按要求求安装在在光具座座上(如如图所示示)，并并选用缝缝间距d＝0.2mm的双缝缝屏．从从仪器注注明的规规格可知知，像屏屏与双缝缝屏间的的距离L＝700mm.然后后，接通通电源使使光源正正常工作作．(1)已已知测量量头主尺尺的最小小刻度是是毫米，，副尺上上有50分度．．某同学学调整手手轮后，，从测量量头的目目镜看去去，第一一次映入入眼帘的的干涉条条纹如图图(a)所示，，图(a)中的数数字是该该同学给给各暗纹纹的编号号，此时时图(b)中游标标尺上的的读数x1＝1.16mm；接接着再转转动手轮轮，映入入眼帘的的干涉条条纹如图图(c)所示，，此时(d)中游标标尺上的的读数x2＝________mm.(2)利利用上述述测量结结果，经经计算可可得两个个相邻明明纹(或或暗纹)间的距距离Δx＝________mm；这这种色光光的波长长λ＝________nm.答案：(1)15.02(2)2.316.6×102实验(三三)测测定玻璃璃的折射射【实验目目的】掌握测定定折射率率的方法法，会测测定玻璃璃的折射射率．【实验原原理】【实验器器材】白纸，图钉钉，大头针针，直尺，，铅笔，量量角器，平平木板，长长方形玻璃璃砖．【实验步骤骤】1．在平木木板上铺白白纸并用图图钉固定．．如上图所所示，在白白纸上画一一直线aa′作为界面面，过aa′上的一点点O画出界面的的法线NN′，并画出出一条线段段AO作为入射光光线．2．把长方方形玻璃砖砖放在白纸纸上，使它它的一边跟跟aa′重合再画画出玻璃砖砖的另一边边bb′.3．在线段段AO上竖直地插插上两枚大大头针P1、P2，并使它们们距离远一一点，P2距玻璃砖近近一些．4．透过玻玻璃砖观察察大头针P1、P2的像，调整整视线的方方向直到P1的像被P2的像挡住为为止，再在在观察这一一侧插上两两枚大头针针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P1、P2的像及P3本身，同时时注意使P3距玻璃砖近近些，P4距P3远些．5．移去玻玻璃砖，在在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别别记出它们们的位置，，过P3、P4作直线O′B交bb′于O′，连接OO′，OO′就是折射射光线的方方向，∠AON为入射角，，∠O′ON′为折射角角．6．用量角角器量出入入射角和折折射角的度度数，查出出它们的正正弦值，并并把这些数数据填入表表格里．7．用上述述方法分别别求出入射射角是15°、30°、45°、60°、75°时的折折射角，查查出入射角角和折射角角的正弦值值，记入表表格里．【误差分析析】1．入射光光线、出射射光线确定定的准确性性造成误差差，故入射射侧、出射射侧所插两两枚大头针针间距应大大一些．2．入射角角和折射角角的测量造造成误差，，故入射角角应适当大大些，以减减小测量的的相对误差差．在做“测定定玻璃折射射率”的实实验时(1)某同同学在纸上上正确画出出玻璃的两两个界面ab和cd时不慎碰了了玻璃砖，，使它向上上平移了一一些，如图图(甲)所所示，其后后的操作都都正确．在在画光路图图时，将入入射点和出出射点分别别确定在ab、cd上，则测出出的折射率率n将如何变化化？(2)某同同学为了避避免笔尖接接触玻璃面面，画出的的ab和cd都比实际侧侧面向外侧侧平移了一一些，如图图(乙)所所示，其后后的操作都都正确．但但在画光路路图时，将将入射点、、出射点分分别确定在在ab、cd上，，则则测测出出的的折折射射率率n将如如何何变变化化？？(3)某某同同学学在在画画界界面面时时，，不不小小心心将将两两个个界界面面ab、cd间距距画画得得比比玻玻璃璃砖砖宽宽度度大大些些，，如如图图(丙丙)所所示示，，则则测测出出的的折折射射率率n将如如何何变变化化？？思路路点点拨拨：：分析析折折射射率率测测量量值值增增大大还还是是偏偏小小，，应应首首先先根根据据题题目目条条件件，，画画出出正正确确光光路路和和题题给给条条件件下下的的光光路路，，比比较较分分析析两两种种情情况况下下折折射射角角和和入入射射角角大大小小关关系系，，再再由由折折射射率率公公式式分分析析折折射射率率偏偏大大还还是是偏偏小小．．解析析：：(1)作作出出光光路路图图，，如如图图(甲甲)，，可可以以看看出出光光线线入入射射角角相相同同，，折折射射角角不不变变，，此此时时玻玻璃璃的的平平移移对对测测量量结结果果没没有有影影响响，，故故测测得得的的折折射射率率n不变变．．(2)作作出出光光路路图图，，如如图图(乙乙)，，可可以以看看出出，，使使入入射射点点向向左左移移，，出出射射点点向向右右移移，，所所画画出出的的折折射射角角θ2′比实际折射射角θ2偏大，根据n＝知，测得的的折射率偏小小．(3)如图(丙)所示，，可看出测得得的入射角不不受影响，但但测得的折射射角比真实的的折射角偏大大，因此测得得的折射率偏偏小．答案：(1)不变(2)偏小小(3)偏偏小1．在做“用用单摆测定重重力加速度””的实验中，，有人提出以以下几点建议议，其中对提提高测量结果果精确度有利利的是()A．适当加长长摆线B．质量相同同、体积不同同的摆球，应应选用体积较较大的C．单摆偏离离平衡位置的的角度不能太太大D．当单摆经经过平衡位置置时开始计时时，经过一次次全振动后停停止计时，用用此时间间隔隔作为单摆振振动的周期答案：AC解析：单摆实验的精精确度取决于于实验装置的的理想化程度度及相关物理理量的测量精精度．适当加加长摆线长度度，有利于把把摆球看成质质点，在摆角角小于10°°的条件下，，摆球的空间间位置变化较较大，便于观观察，选项A对．摆球体体积越大，所所受空气阻力力越大，对质质量相同的摆摆球其影响越越大，选项B错．摆角应应小于10°°，选项C对对．本实验采采用累积法测测量周期，若若仅测量一次次全振动，由由于球过平衡衡位置时速度度较大，难以以准确记录，，且一次全振振动的时间太太短，偶然误误差较大，选选项D错．2．(2010··厦门模拟)在双缝干涉实实验中，以白白光为光源，，在屏幕上观观察到了彩色色干涉条纹．．若在双缝中中的一缝前放放一红色滤光光片(只能透透过红光)，，另一缝前放放一绿色滤光光片(只能透透过绿光)，，这时()A．只有红色色和绿色的双双缝干涉条纹纹，其他颜色色的双缝干涉涉条纹消失B．红色和绿绿色的双缝干干涉条纹消失失，其他颜色色的双缝干涉涉条纹依然存存在C．任何颜色色的双缝干涉涉条纹都不存存在，但屏上上仍有光亮D．屏上无任任何光亮答案：C解析：波的干涉条件件是两列波频频率相同，因因此红色光和和绿色光不可可能发生干涉涉现象，但红红色光和绿色色光都各自发发生衍射现象象，在屏上看看到的红色和和绿色光叠加加后的光，因因此只有C才才正确．3．某同学做做测定玻璃折折射率的实验验时，用他测测得的多组入入射角θ1与折射角θ2作出sinθ1－sinθ2图象如图所示示，下列判断断正确的是()A．他做实验验时，研究的的是光线从空空气射入玻璃璃的折射现象象B．玻璃的折折射率为0.67C．玻璃的折折射率为1.5D．玻璃临界界角的正弦值值为0.67答案：ACD4．用绿光做做双缝干涉实实验，在光屏屏上呈现出绿绿、暗相间的的条纹，相邻邻两条绿条纹纹间的距离为为Δx.下列说法正正确的是()A．如果增大大双缝之间的的距离，Δx将增大B．如果增大大双缝到光屏屏之间的距离离，Δx将增大C．如果改用用紫光做实验验，Δx将增大D．如果将双双缝中的一条条缝用红色透透明纸遮住，，屏上将出现现彩色条纹答案：B5．在“用单单摆测定重力力加速度”的的实验中()(1)实验时时用20分度度的游标卡尺尺测量摆球直直径，示数如如图甲所示，，该摆球的直直径d＝________mm.(2)接着测测量了摆线的的长度为l0，实验时用拉拉力传感器测测得摆线的拉拉力F随时间t变化的图象如如图乙所示，，则重力加速速度的表达式式为g＝________(用用题目中的物物理量表示)．6．(2009··上海单科)如图为双缝干干涉的实验示示意图，若要要使干涉条纹纹间距变大可可改用波长更更________(填填：长、短)的单色光；；或者使双缝缝与光屏之间间的距离________(填：增增大，减小)答案：：长增增大7．(2010·福福州模模拟)在用插插针法法测定定玻璃璃的折折射率率的实实验中中，某某同学学操作作步骤骤如下下：以上步步骤中中有错错误或或不妥妥之处处的是是____________；应应改正正为：：________________________________________________________________________.答案：：同解析析解析：：其中③、④、⑤有错误误；在在③中应使使直尺尺与玻玻璃砖砖的界界面对对齐，，移开开玻璃璃砖后后再画画边界界线；；在④中入射射角要要取0°以以外的的三组组数据据；在在⑤中大头头针要要竖直直插牢牢，观观察时时看针针脚是是否在在同一一条直直线上上．8．某某同学学利用用单摆摆测定定当地地重力力加速速度，，发现现单摆摆静止止时摆摆球重重心在在球心心的正正下方方，他他仍将将从悬悬点到到球心心的距距离当当作摆摆长L，通过过改变变摆线线的长长度，，测得得6组组L和对应应的周周期T，画出出L－T2图线，，然后后在图图线上上选取取A、