高考物理二轮复习学案 力学光学实验（含答案解析）

【专题定位】高考对学生实验的考查，主要有以下十四个实验：①研究匀变速直线运动；②

探究弹力和弹簧伸长量的关系；③验证力的平行四边形定则；④验证牛顿运动定律；⑤探究

动能定理；⑥验证机械能守恒定律；⑦测定金属的电阻率（同时练习使用螺旋测微器）;⑧描

绘小甩珠的伏安特性曲线；⑨测定阻源的甩动势和内阻；⑩练习使用多用甩表；⑪传感器的

简单使用；⑫探究单摆的运动，用单摆测定重力加速度；⑬测定玻璃的折射率；⑭用双缝干

涉测光的波长.

高考除了对课本中原有的学生实验进行考查外，还增加了对演示实验的考查，利用学生所学

过的知识，对实验器材或实验方法加以重组，来完成新的实验设计.设计型实验的考查将逐

步取代对课本中原有的单纯学生实验的考查.

【应考策略】1.熟知各种器材的特性2熟悉课本实验，抓住实验的灵魂——实验原理，掌握

数据处理的方法，熟知两类误差分析.

第1课时力学、光学实验与创新

热点实验例析做做有惠t

考向1探究弹力和弹簧伸长量的关系

【例1】（2014.新课标n-23）某实验小组探究弹簧的劲度系数k与其长度（圈数）的关系.实验

装置如图1所示：一均匀长弹簧竖直悬挂，7个指针P。、P1、P2、P3、P»P5、P6分别固定

在弹簧上距悬点0、10、20、30、40、50、60圈处；通过旁边竖直放置的刻度尺，可以读出

指针的位置，P。指向0刻度.设弹簧下端未挂重物时，各指针的位置记为X。；挂有质量为

0.100kg的祛码时，各指针的位置记为x.测量结果及部分计算结果如卜表所示（〃为弹簧的圈

数，取重力加速度为9.80m/s7已知实验所用弹簧总圈数为60,整个弹簧的自由长度为11.88

cm.

PlP2P3P4P5P6

xo(cm)2.044.066.068.0510.0312.01

x(cm)2.645.267.8110.3012.9315.41

n102030405060

2(N/m)16356.043.633.828.8

1(m/N)

0.00610.01790.02290.02960.0347

刻度尺

(1)将表中数据补充完整：________;________.

(2)以〃为横坐标，；为纵坐标，在图2给出的坐标纸上画出，〃图像.

0.04!!!!!!!!：!!!!：!!!!：!!!!!!!

l一

£=

0.03_s

0.02

0.01

0

图2

(3)图2中画出的直线可近似认为通过原点.若从实验中所用的弹簧截取圈数为n的一段弹

簧，该弹簧的劲度系数Z与其圈数”的关系的表达式为k=N/m：该弹簧的劲度系

数k与其自由长度/o(单位为m)的关系表达式为k=_______N/m.

解析(1)根据胡克定律有mg=k(x-x),解得k=N/m_81.7

0x'"-gxo(5.26-4.06)X10

N/m,1^0.0122m/N.

(2)7-n图像如图所示

0.()4:

I::

:::

■器

■:!!

■

■

■::“

■:::

■

■:"::::

：：,一

0.02BSfj

1.75X10'-上、,3.47

(3)根据图像可知，k与n的关系表达式为k-----—N/m4与/。的关系表达式为

N/m.

答案(1)81.70.0122(2)见解析图

1.75XIO?167X1()3183X1(?g3.47+3.313.62.[g一、

⑶--------(在-------------------之间均可)丁(在丁--7一，间均可)

nnn/ololo

【以题说法】实验数据处理方法：

⑴列表法

将测得的实验数据填入设计好的表格之中，可以分析两物理量间的定性关系.

(2)图象法

根据记录的实验数据在直角坐标系内进行作图.若是曲线应平滑，若是直线要让尽量多的点

过直线.或在直线两侧均匀分布.

(3)函数法

往往是根据图象得到物理量间的函数关系方程式.

OJLAT图3为“测量弹簧劲度系数”的实验装置图，弹簧的上端固定在铁架台上，下

端装有指针及挂钩，指针恰好指向•把竖直立起的毫米刻度尺.现在测得在挂钩上挂上一定

数量钩码时指针在刻度尺上的读数如下表：

图3

钩码数〃012345

刻度尺读数2.624.175.707.228.8410.43

Xn(cm)

已知所有钩码的质量可认为相同且为m°=50g,当地重力加速度g=9.8m/s2.请回答下列问

题：

(1)请根据表格数据计算出弹簧的劲度系数k=_N/m.(结果保留两位有效数字)

(2)考虑到在没有挂钩码时弹簧自身有重量，测量的弹簧劲度系数k的值与真实值相比较

(填“偏大”、“偏小”或“没有影响”).

答案(1)32(2)没有影响

解析(1)根据胡克定律k(x-%o)=nmog,代入数据求k,再求平均得k=32N/m;(2)因在计

算弹力时把弹簧自身的重量引起的形变量减去了，故弹簧自身有重量对测量值没有影响.

考向2验证力的平行四边形定则

[例2](2014・江苏•八)小明通过实验验证力的平行四边形定则.

(1)实验记录纸如图4所示，。点为橡皮筋被拉伸后伸长到的位置，两弹簧测力计共同作用

时，拉力Q和尸2的方向分别过P1和尸2点；一个弹簧测力计拉橡皮筋时，拉力尸3的方向过

尸3点.三个力的大小分别为：尸i=3.3ON、尸2=3.85N和F3=4.25N.请根据图中给出的标

度作图求出广।和巳的合力.

(2)仔细分析实验，小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化，影响实验结

果.他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度，发现读数不相同，于是进一步探究

了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响.

实验装置如图5所示，将一张白纸固定在竖直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于0点，

下端N挂一重物.用与白纸平行的水平力缓慢地移动N,在白纸上记录下N的轨迹.重复

上述过程，再次记录下N的轨迹.

图5

两次实验记录的轨迹如图6所示.过。点作一条直线与轨迹交于。、。两点，则实验中橡皮

筋分别被拉伸到a

(3)根据(2)中的实验，可以得出的实验结果有哪些？(填写选项前的字母)

A.橡皮筋的长度与受到的拉力成正比

B.两次受到的拉力相同时，橡皮筋第2次的长度较长

C.两次被拉伸到相同长度时，橡皮筋第2次受到的拉力较大

D.两次受到的拉力相同时，拉力越大，橡皮筋两次的长度之差越大

(4)根据小明的上述实验探究，请对验证力的平行四边形定则实验提出两点注意事项.

解析(1)作出的图示如图所示.

(2)重物受力情况如图所示，由于重力不变，两次实验时，橡皮筋拉力T的方向相同，故水

平拉力广大小相等，即Fa=Fh.

mg

(3)根据题图可知，选项B.D正确，选项A.C错误.

(4)橡皮筋拉伸不宜过长，选用新橡皮筋等可减小误差.

答案(1)见解析图(F介=4.6〜4.9N都算对)

(2)Fa=Fh(3)BD

(4)橡皮筋拉伸不宜过长；选用新橡皮筋(或：拉力不宜过大；选用弹性好的橡皮筋；换用弹

性好的弹簧)

【以题说法】1.本实验考查的重点是“力作用效果的等效性”.

2.对实验步骤中两个分力和合力的大小和方向的确定也是考查的重点.

针对*22.同学利用如图7所示的装置来验证力的平行四边形定则：在竖直木板上铺有白

纸，固定两个光滑的滑轮4和B,将绳子打一个结点。，每个钩码的质量相等，当系统达到

T

平衡时，根据钩码的个数读出三根绳子的拉力TOA,和℃，回答下列问题：

图7

(1)改变钩码个数，实验能完成的是

A.钩码的个数M=M=2,M=4

B.钩码的个数M=N3=3,M=4

C.钩码的个数M=M=M=4

D.钩码的个数，M=3,电=4,M=5

(2)在拆下钩码和绳r前，应该做好三个方面的记录:

答案(l)BCD(2)标记结点。的位置钩码的个数Ni、M、M。4、OB、0C三段绳子

的方向

解析(2)为验证平行四边形定则，必须通过作受力图.所以先明确受力点，其次要作出力

的方向并读出力的大小，最后作出力的图示.因此要做好记录，需从力的三要素角度出发：

需记录。点的位置；钩码的个数N»N*拉力T(M、TOB、Toe的方向•

考向3验证牛顿运动定律

【例3］如图8所示为“探究加速度与物体所受合外力的关系”的实验装置图.图中A为小

车，质量为机连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B,它们均置于一端带有定滑轮的

足够长的木板上，P的质量为m2,C为弹簧测力计，实验时改变P的质量，读出测力计不

同读数F,不计绳与滑轮之间的摩擦.

图8

(1)卜列说法正确的是()

A.一端带有定滑轮的长木板必须保持水平

B.实验时应先接通电源后释放小车

C.实验中"12应远小于

”ng

D.测力计的读数始终为

2

(2)如图9为某次实验得到的纸带，纸带上标出了所选的四个计数点之间的距离，相邻计数

点间还有四个点没有画出.由此可求得小车的加速度的大小是m/s2.(交流电的频率

为50Hz,结果保留二位有效数字)

2.402.893.39用位:cm

图9

(3)实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他测量得到的a一F图象，可能

是下列哪个选项中的图象()

解析(1)该实脸要平衡摩擦力，故A错误；拉力可由测力计示数获得，故不要求重物质量

远小于小车质量，故C错误；由于重物向下加速运动，由牛顿第二定律：m2g-IF=mia,

解得：尸J2g丁20,故D错误；故选B.

(2)根据匀变速直线运动的推论公式Ai-=aT2＞有：«=0.50m/s2.

(3)若没有平衡摩擦力，则当0＜广＜/时，a=0.也就是说当绳子上有拉力时小车的加速度还

为0,所以该同学测得的a-F图象可能是选项C中的图象.

答案(1)B(2)0.50(3)C

【以题说法】《考试大纲》规定的力学实验中有四个涉及打点计时器：研究匀变速直线运动、

验证牛顿运动定律、探究动能定理和验证机械能守恒定律.这类实验的关键是要掌握纸带的

分析处理方法，对于纸带常有以下三大应用.

1.由纸带确定时间

要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点之间的区别与联系，便于测量和计算，一般

每五个点取一个计数点，这样时间间隔为加=0.02X5s=0.1s.

2.求解瞬时速度

利用做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度.如图10

所示，打〃点时的瞬时速度。，产吗沪

图10

3.用“逐差法”求加速度

(S4+55+S6)-(S|+S2+S3)

如图11所示，a=

(37)'

图11

有些实验用光电门代替打点计时器来完成瞬时速度和加速度的测量，具体做法如下：

(1)求瞬时速度：把遮光条(宽度为d)通过光电门的时间与内的平均速度看做物体经过光电门

的瞬时速度，即v=g.

(2)求加速度：若两个光电门之间的距离为L,则利用速度与位移的关系可求加速度，即a=

22

V2-V\

2L,

计可算辱3.同学利用如图12甲所示装置来研究加速度与力的关系.他将光电门1和2分

别固定在长木板的A、B两处，换用不同的重物通过细线拉同一小车(小车质量约为200克),

每次小车都从同一位置由静止释放.

图12

(1)长木板右端垫一物块，其作用是用来

(2)用游标卡尺测得遮光条的宽度为cm；

(3)对于所挂重物的质量，以下取值有利于减小实验误差的是.(填选项前字母)

A.1克B.5克

C.10克D.40克

(4)现用该装置来探究功与速度变化的关系，关闭光电门2,测出多组重物的质量m和对应

遮光条通过光电门1的时间通过描点作出线性图象，应作出图象.(填选项前

字母)

A.\t-inB.Nf-m

一11

C.m~~r~D.tn~~T2

ArAr

答案(1)平衡摩擦力⑵0.52(3)BC(4)D

解析(1)长木板右端垫一物块，调整后可以使小车的下滑分力与受到的摩擦力平衡.

(2)从游标卡尺读出:5mm+2X0.1mm=5.2mm=0.52cm.

(3)应使拉力远小于小车的重力，这时拉力才接近重物的重量，但如果选A,由于拉力太小，

不容易观察，因此不能选A,只能选B、C.

(4)实际验证的是mgh=＞而v=由于做出的图象为直线,因此应该做出加-白■图

考向4探究动能定理

[例4]（2014•天津9（2））某同学把附有滑轮的长木板平放在实验桌匕将细绳一端拴在小车

上，另一端绕过定滑轮，挂上适当的钩码，使小车在钩码的牵引下运动，以此定量探究绳拉

力做功与小车动能变化的关系.此外还准备了打点计时器及配套的电源、导线、复写纸、纸

带、小木块等.组装的实验装置如图13所示.

纸带接电源

图13

①若要完成该实验，必需的实验器材还有哪些.

②实验开始时，他先调节木板上定滑轮的高度，使牵引小车的细绳与木板平行.他这样做的

目的是下列的哪个（填字母代号）.

A.避免小车在运动过程中发生抖动

B.可使打点计时器在纸带上打出的点迹清晰

C.可以保证小车最终能够实现匀速直线运动

D.可在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力

③平衡摩擦力后，当他用多个钩码牵引小车时，发现小车运动过快，致使打出的纸带上点数

较少，难以选到合适的点计算小车速度，在保证所挂钩码数目不变的条件下，请你利用本实

验的器材提出一个解决办法：

④他将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，经多次实验发现拉力做功总是要比小车动能增

量大一些.这一情况可能是下列哪些原因造成的（填字母代号）.

A.在接通电源的同时释放了小车

B.小车释放时离打点计时器太近

C.阻力未完全被小车重力沿木板方向的分力平衡掉

D.钩码做匀加速运动，钩码重力大于细绳拉力

解析①本实验需要知道小车的动能，因此还需要用天平测出小车的质量，用刻度尺测量纸

带上点迹之间的长度，求出小车的瞬时速度.

②牵引小车的细绳与木板平行的目的是在平衡摩擦力后使细绳拉力等于小车受的合力，选项

D正确.

③在保证所挂钩码数目不变的条件下要减小小车加速度可以增加小车的质量，故可在小车上

加适量祛码(或钩码).

④当小车在运动过程中存在阻力时，拉力做正功和阻力做负功之和等于小车动能的增量，故

拉力做功总是要比小车动能增量大一些；当钩码加速运动时，钩码重力大于细绳拉力，此同

学将钩码重力做的功当作细绳拉力做的功，则拉力做功要比小车动能增量大，故只有C、D

正确.

答案①刻度尺、天平(包括祛码)②D③可在小车上加适量祛码(或钩码)④CD

【以题说法】明确实验原理往往是解决实验问题的关键，该实验的一些操作和要求与验证牛

顿运动定律的实验类似，可以进行知识与方法的迁移.学会利用所学知识，对实验器材或实

验方法加以重组，完成新的实验设计.

针对*第4.探究动能定理的实验中，某实验小组组装了一套如图14所示的装置，拉力传

感器固定在小车上，一端与细绳相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小.穿过打点计

时器的纸带与小车尾部相连接，打点计时器打点周期为T,实验的部分步骤如下：

(I)平衡小车所受的阻力：不挂钩码，调整木板右端的高度，用手轻推小车，直到打点计时

器在纸带上打出一系列的点.

(2)测量小车和拉力传感器的总质量M,按图组装好仪器，并连接好所需电路，将小车停在

打点计时器附近，先接通拉力传感器和打点计时器的电源，然后，打出一条纸带,

关闭甩源.

(3)在打出的纸带中选择一条比较理想的纸带如图15所示，在纸带上按打点先后顺序依次取

。、A、B、C、D、E等多个计数点，各个计数点到。点间的距离分别用旗、协、丘、如、

法、……表示，则小车和拉力传感器在计时器打下D点时的动能表达式为

,若拉力传感器的读数为F,计时器打下A点到打下D点过程中,

细绳拉力对小车所做功的表达式为

hehh

图15

(4)某同学以A点为起始点，以4点到各个计数点动能的增量AEk为纵坐标，以A点到各个

计数点拉力对小车所做的功W为横坐标，得到一条过原点的倾角为45。的直线，由此可以得

到的结论是

答案(1)间距相等(2)释放小车(3),铮“F(hD-hA)(4)外力所做的功等于物体动

能的变化量

解析(1)当打点计时器能在纸带上打出一系列间隔均匀的点时，小车做匀速直线运动，受

力平衡.

(2)在组装好实脸装置的基础上，进行实验时应先接通电源，再释放小车.

(3)£>点的瞬时速度等于CE段的平均速度，即OA>=看生，故打下。点时的动能为Ew=

M(hr-hr}2

=；拉力对小车做的功为

(4)因图线是一条过原点的直线且直线的倾角为45°,可得出方程式AEk=W，故可得结论：

外力所做的功等于物体动能的变化量.

考向5验证机械能守恒定律

【例5】为了验证机械能守恒定律，某研究性学习小组的同学利用透明直尺和光电计时器设

计了一套实验装置，如图16所示.当有不透光物体从光电门间通过时，光电计时器就可以

显示物体的挡光时间，所用的光电门传感器可测的最短时间为0.01ms.将具有很好挡光效果

的宽度为d=3.8X10-3m的黑色磁带贴在透明直尺上.实验时，将直尺从一定高度由静止

释放，并使其竖直通过光电门.某同学测得各段黑色磁带通过光电门的时间△号与图中所示

的高度差△%并将部分数据进行了处理，结果如下表所示(表格中M为直尺质量，取g=9.8

m/s2)-

图16

12

d△Ei=QMuf

F

3

Ar；(10s)12MgAhi

(m-s')一产。1

11.213.13

21.153.310.58〃0.060.58〃

31.003.782.24M0.232.25M

40.954.003.10M0.323.14M

50.900.41

(D从表格中数据可知,直尺上磁带通过光电门的瞬时速度是利用研=总求出的,请你简要

分析该同学这样做的理由是：____________________________________________

(2)请将表格中的数据填写完整.

(3)通过实验得出的结论是：

(4)根据该实验，请你判断下列AEk—图象中正确的是()

解析(1)瞬时速度等于极短时间或极短位移内的平均速度，故直尺上磁带通过光电门的瞬

时速度可利用0•==求出.

-»人士1d3.8义103m

⑵弟5点速度为K=瓦=pg诙67=422m/s.

从第5点到第1点间动能的增加量为；Mv"；XMX(4.222-3.13?尸4.01M.

从第5点到第1点间重力势能的减少量为AEp=MgAh5=MX9.8X0.41=*4.024/.

(3)从表中数据可知，在误差允许的范围内，重力势能的减少量等于动能的增加量.

(4)根据动能定理可知：MgA/?=AEk，故的图象是一条过原点的直线，故C正确.

答案(1)瞬时速度等于极短时间或极短位移内的平均速度(2)4.224.01M4.02"(3)在

误差允许的范围内，重力势能的减少量等于动能的增加量(4)C

【以题说法】本实验数据处理的方法

方法1:利用起点和第八点：验证=

方法2:任取较远两点A.B:验证=g/-就.

方法3:图象法.

科史内券5.图17甲所示的装置叫做阿特伍德机，是英国数学家和物理学家阿特伍德

（G-Atwood1746—1807）创制的一种著名力学实验装置，用来研究匀变速直线运动的规律.某

同学对该装置加以改进后用来验证机械能守恒定律，如图乙所示.

图17

（1）实验时，该同学进行了如下操作：

①将质量均为"（4的含挡光片、8的含挂钩）的重物用绳连接后，跨放在定滑轮上，处于静

止状态.测量出（填“A的上表面”、“A的下表面”或“挡光片中心”）

到光电门中心的竖直距离h.

②在B的下端挂上质量为m的物块C,让系统（重物A、B以及物块C）中的物体由静止开始

运动，光电门记录挡光片挡光的时间为

③测出挡光片的宽度d,计算有关物理量，验证机械能守恒定律.

⑵如果系统（重物4、B以及物块C）的机械能守恒，应满足的关系式为

_______________________（已知重力加速度为g）.

（3）引起该实验系统误差的原因有

（写一条即可）.

（4）验证实验结束后，该同学突发奇想：如果系统（重物A、8以及物块C）的机械能守恒，不

断增大物块C的质量，〃，重物B的加速度a也将不断增大，那么。与加之间有怎样的定量

关系？a随机增大会趋于一个什么值？请你帮该同学解决:

①写出a与机之间的关系式：

（还要用到M和g）.

②。的值会趋于.

答案（1）①挡光片中心

（2）,”g〃=g（2M+加）（5『

（3）绳子有一定的质量、滑轮与绳子之间有摩擦、重物运动受到空气阻力等

⑷①”=就—=肃—②重力加速度g

解析（1）、（2）需要测量系统重力势能的变化量，则应该测量出挡光片中心到光电门中心的

竖直距离，系统的末速度为：0=/，则系统重力势能的减少量AEpUnig/j,系统动能的增加

'ArPs‘

量为：屿=3（2M+"）『=3（2知+机）&2,若系统机械能守恒，则有：mgh=+/n）（£）2.

（3）系统机械能守恒的条件是只有重力做功，引起实验系统误差的原因可能有：绳子有一定

的质量、滑轮与绳子之间有摩擦、重物运动受到空气阻力等.

（4）根据牛顿第二定律得，系统所受的合力为mg,则系统加速度为：a==^-，当

2M+m2M-

一+1

团不断增大，则4趋于g.

考向6探究单摆的运动，用单摆测定重力加速度

【例6]实验小组拟用如图18所示的装置研究滑块的运动.实验器材有：滑块、钩码、纸

带、毫米刻度尺、带滑轮的木板、漏斗和细线组成的单摆（细线质量不计且不可伸长，装满

有色液体后，漏斗和液体质量相差不大）等.实验前，在控制液体不漏的情况下，从漏斗某

次经过最低点时开始计时，测得之后漏斗第100次经过最低点共用时100秒；实验中，让滑

块在钩码作用下拖动纸带做匀加速直线运动，同时单摆垂直于纸带运动方向做微小振幅摆动，

漏斗漏出的液体在纸带上留下的痕迹记录了漏斗在不同时刻的位置.

图18

（1）该单摆的周期是s；

（2）图19是实验得到的有液体痕迹并进行了数据测量的纸带，根据纸带可求出滑块的加速度

为m/s2；（结果取两位有效数字）

-^9"i-2O.Ob4-30.01—+——39.99——单位

图19

(3)用该实验装置测量滑块加速度，对实验结果影响最大的因素是

解析(1)一个周期内漏斗2次经过最低点，所以周期7=2s.

⑵由图可知时间间隔为半个周期1=1s,由逐差法可知a=

0.3999+0.3001-0.2001-0.0999

m/s2=0.10m/s2.

2X2XI2

(3)漏斗重心变化导致单摆有效摆长变化，从而改变单摆周期，影响加速度的测量值.

答案(1)2(2)0.10(3)漏斗重心变化导致单摆有效摆长变化，从而改变单摆周期，影响加

速度的测量值

针口谭算6.(1)两个同学分别利用清华大学和广东中山大学的物理实验室，各自在那里用先

进的DIS系统较准确地探究了“单摆的周期7与摆长L的关系”，他们通过校园网交换实

验数据，并由计算机绘制了r一L图象，如图20所示.在中山大学的同学所测实验结果对

应的图线是(选填A或B).

TH*

图20

(2)在清华大学做实验的同学还利用计算机绘制了a、b两个摆球的振动图象，如图21所示.关

图21

A.0、〃两个单摆的摆长相等

B.分摆的振幅比。摆小

C.a摆的机械能比方摆大

D.在f=ls时有正向最大加速度的是。摆

答案(1)A(2)D

解析(1)根据单摆的周期公式7=2兀得：所以r-L图象的斜率k寿,

重力加速度随纬度的升高而增大，g越大，斜率越小，广东中山大学的物理实验室纬度低，

g值小，斜率大，故中山大学的同学所测实验结果对应的图线是人

(2)由图知，两摆周期不同，故摆长不同，所以A错误；b摆的振幅比a摆大，故B错误；

因不知摆球质量的大小，故不能确定机械能的大小，所以C错误；在r=ls时a摆在负的

最大位移处，有正向最大加速度，b摆在平衡位置，所以D正确.

考向7测定玻璃的折射率

【例7］某同学用圆柱形玻璃砖做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好圆柱形玻璃砖,

在玻璃砖的一侧插上两枚大头针片和尸2,然后在圆柱形玻璃砖另一侧观察，调整视线使P

的像被巳的像挡住，接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头针户3、外，使尸3挡住修、

尸2的像，使尸4挡住尸3和Pl、P2的像，在纸上标出大头针位置和圆柱形玻璃砖的边界如图

22所示.

X

XpL'!'1

2P，X

p'

图22

(1)在图上画出所需的光路.

(2)为了测量出玻璃砖的折射率，需要测量的物理量有(要求在图上标出).

(3)测出的折射率"=.

解析(1)连接P2并与玻璃砖相交，得到入射光线，再连接P.3、尸4井与玻璃砖相交，得

到射出玻璃砖的光线，连接这两个交点得到光线在玻璃砖内的折射光线，如图所示.

(2)作出经过入射点的切线和法线，标出入射角，和折射角r,如图所示，实验需要测出这两

个角.

(3)根据折射定律，n=肃/

答案(1)见解析(2)入射角i和折射角r⑶任」

smr

针练7.测定玻璃砖折射率的实验如图23所示，在把玻璃砖放在白纸上之前应在纸上先

画好三条直线，它们分别是、、，最后按正确的要求插上大头针

巴、Pa,由心、尸4的位置决定了光线的方向，从而确定了折射光线的方

向.

答案aa'MM'AOO'BOO'

解析首先画出直线aa'代表玻璃砖的一个侧面，再画表示法线，画A。表示入射光

线，根据光沿直线传播的经验，利用大头针P3P4确定出射光线，也就确定了出射光线的出

射点。'，画出。。'为折射光线.

考向8用双缝干涉测光的波长

【例8】用双缝干涉测光的波长.实验装置如图24所示，已知单缝与双缝的距离L=60mm,

双缝与屏的距离/2=700mm,单缝宽由=0.10mm,双缝间距“2=0.25mm.用测量头来测量

光屏上干涉亮条纹中心的距离.测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板

左右移动，让分划板的中心刻度对准屏上亮纹的中心，(如图25所示)，记下此时手轮的读

数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的刻度.

光

»片

光源

一•

(1)分划板的中心刻线分别对准第I条和第4条亮纹的中心时，手轮上的读数如图26所示,

则对准第1条时读数月=mm,对准第4条时读数＞,2=mm,相邻两条亮

纹间的距离Ay=mm.

第I条时读数第4条时读数

图26

⑵计算波长的公式2=；求得的波长值是nm（保留三位有效数字）.

解析（1）螺旋测微器读数首先固定刻度读出半毫米的整数倍，第一条即读为2mm,同时找

到第19条刻度线与固定刻度对齐，估读一位即19.0,再乘以精确度0.01mm,最终结果为

2mm+19.0X0.01mm=2.190mm，同理，第4条对应读数为7.5mm+36.8X0.01mm=7.868

_/.…A、_A«A、>A、、-_7.868mm-2.190mm

mm,第一条到第四条共有三个间距，所以两条相邻条纹间距by=----------------

比1.893mm.

⑵双缝干涉相邻条纹间距=其中/是双缝到屏的距离，d是双缝间距，对照已知条件

可得Ay=",可得波长2=当色，代入数据计算可得小676nm.

12

答案⑴2.1907.8681.893（2）676

立史*若支如图27所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件

依次为：①光源、②、③、④、⑤遮光筒、⑥光屏.对于某种单

色光，为增加相邻亮条纹（或暗条纹）间的距离，可采取或的方法.

①②③④⑤⑥

Ft十早〒

'A

图27

答案滤光片单缝屏双缝屏减小双缝间距加长遮光筒

解析根据双缝干涉实验装置可知，②为滤光片，③为单缝屏，④为双缝屏；由公式Ay=j

4可知，对于同种色光，增大/（遮光筒长度）或者减小d（双缝间距）都可使得Ay增大.

审题破题真题演练题题有秘诀

11.力学创新实验的分析技巧

[例9]（10分）用如图28所示实验装置测量滑块A与木板间的动摩擦因数.长木板水平固

定，细线跨过定滑轮与滑块力、重锤8相连.将细线拉直，测出8离地面的高度h,将重锤

从力高处静止释放，B落地后，测出A在木板上滑动的距离s；改变B释放高度重复实验，

实验数据如卜表所示.

图28

实验次数123456

h/cm10.015.020.025.030.035.0

5/cm14.722.430.337.644.952.4

(1)若测得A的质量77u=3kg，8的质量ms=lkg,A和8间细线的长度L=112.0cm,木板

的长度/=98.0cm,要达到实验目的，以上四个量中没有必要测量的是______(用物理量的

符号表示).

(2)作出s随人变化的图象.

(3)由图象并结合(1)中所测数值求得滑块与木板间的动摩擦因数为

思维导图

实验目的］联想到恒力做功验证系毓

源头

实殿装置)动能定理的实验原理

探寻

没有打点计时器和光电门］可利用动能

定理求动摩

联想实验数据中有A、』擦因故

8着地前.系统动能定理

“着地后，4继续减速到停止

X管题模班

解析(1)由题意可知，8距地面的高度h,A在木板上滑行的距离s,A、8的质量加八、

从静止释放让它们运动到8着地，根据动能定理得：

2

rrisgh-furiAgh=+fnB)v®

从B着地到4停在木板上，根据动能定理得：

12

产A0=W〃AgG"力)②

由①②解得：+吗——

(mA+^B)S-miih

可知没有必要测量L和/.

(2)作出s随力变化的如图所示.

(1+M)加8,

⑶由③得:UI8

+mB)

(1+4)①8

根据数学知识得到图象中直线的斜率

〃(加A+m8)

由图得：心力.5

代入数据得：。?亭=1.5,解得〃=0.2

答案（1）乙、/（2分）（2）见解析图（4分）（3）02（4分）

X高考现场

（限时：8分钟，满分：10分）

（2014.广东.34（2））某同学根据机械能守恒定律，设计实验探究弹簧的弹性势能与压缩量的关

系.

①如图29（a）所示，将轻质弹簧下端固定于铁架台，在上端的托盘中依次增加祛码，测量相

应的弹簧长度，部分数据如卜表，由数据算得劲度系数k=N/m.(g取9.8m/s2)

(b)

)

6W(nW,

O.5

O.4

O.

3

O.2

O.1

O.

O12345x/crn

(e)

图29

硅码质量/g50100150

弹簧长度/cm8.627.636.66

②取卜弹簧，将其一端固定于气垫导轨左侧，如图（b）所示，调整导轨使滑块自由滑动时，

通过两个光电门的速度大小.

③用滑块压缩弹簧，记录弹簧的压缩量X；释放滑块，记录滑块脱离弹簧后的速度0,释放

滑块过程中，弹簧的弹性势能转化为.

④重复③中的操作，得到。与X的关系如图（C）,由图可知，。与X成关系.由上述

实验可得结论：对同一根弹簧，弹性势能与弹簧的成正比.

答案①50②相等③滑块的动能④正比压缩量的二次方

解析①加50g祛码时，弹簧弹力F|=mg=k（l0-/|）,加100g祛码时尸2=2/ng=网办-，2），

AF=F2-Fi=W,-/2）,则上心49.5N/m,同理由力口100g祛码和加150g祛码的情况可求

得k'50.5N/m,则劲度系数k=--"—=50N/m.

②使滑块通过两个光电门时的速度大小相等，就可以认为滑块离开弹簧后做匀速直线运动.

③弹性势能转化为滑块的动能.

④图线是过原点的直线，所以。与x成正比，整个过程弹性势能转化为动能，即E洋=耳=；

mv，弹性势能与速度的二次方成正比，则弹性势能与弹簧压缩量x的二次方成正比.

专题突破练

（限时：45分钟）

1.（2014•全国大纲.22）现用频闪照相方法来研究物块的变速运动.在一小物块沿斜面向下运

动的过程中，用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图1所示.拍摄时频闪频率是10Hz,

通过斜面上固定的刻度尺读取的5个连续影像间的距离依次为X1、X2、X3、X4.已知斜面顶端

的高度〃和斜面的长度s.数据如下表所示.重力加速度大小^=9.80m/s2.

图1

单位：cm

XIX2X3X4hS

10.7615.0519.3423.6548.0080.00

根据表中数据，完成下列填空:

(1)物块的加速度a=m/s1保留3位有效数字)

(2)因为________,可知斜面是粗糙的.

答案(1)4.30(2)a<^=5.88m/s2

解析(1)根据匀变速直线运动的推论，利用逐差法，