【綠色通道】高考物理 實(shí)驗(yàn)用單擺測(cè)定重力加速度測(cè)定玻璃的折射率用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)課件 新人教選修33

實(shí)驗(yàn)(一)用單擺測(cè)定重力加速度

【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?．用單擺測(cè)定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋?．能正確熟練地使用秒表．【實(shí)驗(yàn)器材】長(zhǎng)約1m的細(xì)線、小鐵球、鐵架臺(tái)(連鐵夾)、米尺、秒表．【實(shí)驗(yàn)步驟】1．將細(xì)線的一端穿過(guò)小鐵球上的小孔并打結(jié)固定好，線的另一端固定在鐵架臺(tái)的鐵夾上，做成一個(gè)單擺．6．求出幾次實(shí)驗(yàn)得到的重力加速度的平均值，即可看成當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋菊`差分析】1．系統(tǒng)誤差主要來(lái)源于單擺模型本身是否符合要求，即：懸點(diǎn)是否固定，球、線是否符合要求，振動(dòng)是圓錐擺還是在同一豎直平面內(nèi)的振動(dòng)等．2．偶然誤差主要來(lái)自時(shí)間的測(cè)量上，要從擺球通過(guò)平衡位置開始計(jì)時(shí)，不能多計(jì)或漏計(jì)振動(dòng)次數(shù)．3．為了減小偶然誤差，通常采用兩種方法：(1)多次測(cè)量求平均值法；(2)圖象法．(2009·浙江理綜)(1)在“探究單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，兩位同學(xué)用游標(biāo)卡尺測(cè)量小球的直徑如圖甲、乙所示．測(cè)量方法正確的是________(選填“甲”或“乙”)(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，若擺球在垂直紙面的平面內(nèi)擺動(dòng)，為了將人工記錄振動(dòng)次數(shù)改為自動(dòng)記錄振動(dòng)次數(shù)，在擺球運(yùn)動(dòng)最低點(diǎn)的左、右兩側(cè)分別放置一激光光源與光敏電阻，如圖甲所示．光敏電阻與某一自動(dòng)記錄儀相連，該儀器顯示的光敏電阻阻值R隨時(shí)間t變化的圖線如圖乙所示，則該單擺的振動(dòng)周期為________．若保持懸點(diǎn)到小球頂點(diǎn)的繩長(zhǎng)不變，改用直徑是原小球直徑2格的另一小球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則該單擺的周期將________(填“變大”、“不變”或“變小”)．圖乙中的Δt將________(填“變大”、“不變”或“變小”)答案：(1)乙乙(2)2t0變大變變大實(shí)驗(yàn)(二二)用用雙縫干干涉測(cè)光光的波長(zhǎng)長(zhǎng)【實(shí)驗(yàn)?zāi)磕康摹?．了解解光波產(chǎn)產(chǎn)生穩(wěn)定定干涉現(xiàn)現(xiàn)象的條條件．2．觀察察雙縫干干涉圖樣樣．3．測(cè)定定單色光光的波長(zhǎng)長(zhǎng)．【實(shí)驗(yàn)原原理】單色光通通過(guò)單縫縫后，經(jīng)經(jīng)雙縫產(chǎn)產(chǎn)生穩(wěn)定定的干涉涉圖樣，，圖樣中中相鄰兩兩條亮(暗)紋紋間距Δx與雙縫間間距d、雙縫到到屏的距距離l、單色光光的波長(zhǎng)長(zhǎng)λ之間滿足足λ＝d·Δx/l.【實(shí)驗(yàn)器器材】雙縫干涉涉儀一套套，米尺尺，測(cè)量量頭．【實(shí)驗(yàn)步步驟】1．如下下圖所示示，把直直徑約10cm、長(zhǎng)長(zhǎng)約1m的遮遮光筒水水平放在在光具座座上，遮遮光筒的的一端裝裝有雙縫縫，另一一端裝有有毛玻璃璃屏．2．接好好光源，，打開開開關(guān)，調(diào)調(diào)節(jié)光源源的高度度，使它它發(fā)出的的光束能能夠沿著著遮光筒筒的軸線線把屏照照亮．3．安裝裝單縫和和雙縫，，單縫和和雙縫間間距離約約為5cm～～10cm，，使縫相相互平行行，中心心大致位位于遮光光筒的軸軸線上，，這時(shí)在在屏上就就會(huì)看到到白光的的雙縫干干涉圖樣樣．4．在單單縫和光光源間放放上濾光光片，觀觀察單色色光的雙雙縫干涉涉圖樣．．5．分別別改變?yōu)V濾光片和和雙縫，，觀察干干涉圖樣樣的變化化．7．換用用不同顏顏色的濾濾光片，，觀察干干涉條紋紋間距的的變化，，并求出出相應(yīng)色色光的波波長(zhǎng)．(2009·北北京理綜綜)在《用雙雙縫干涉涉測(cè)光的的波長(zhǎng)》》實(shí)驗(yàn)中中，將雙雙縫干涉涉實(shí)驗(yàn)儀儀按要求求安裝在在光具座座上(如如圖所示示)，并并選用縫縫間距d＝0.2mm的雙縫縫屏．從從儀器注注明的規(guī)規(guī)格可知知，像屏屏與雙縫縫屏間的的距離L＝700mm.然后后，接通通電源使使光源正正常工作作．(1)已已知測(cè)量量頭主尺尺的最小小刻度是是毫米，，副尺上上有50分度．．某同學(xué)學(xué)調(diào)整手手輪后，，從測(cè)量量頭的目目鏡看去去，第一一次映入入眼簾的的干涉條條紋如圖圖(a)所示，，圖(a)中的數(shù)數(shù)字是該該同學(xué)給給各暗紋紋的編號(hào)號(hào)，此時(shí)時(shí)圖(b)中游標(biāo)標(biāo)尺上的的讀數(shù)x1＝1.16mm；接接著再轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪輪，映入入眼簾的的干涉條條紋如圖圖(c)所示，，此時(shí)(d)中游標(biāo)標(biāo)尺上的的讀數(shù)x2＝________mm.(2)利利用上述述測(cè)量結(jié)結(jié)果，經(jīng)經(jīng)計(jì)算可可得兩個(gè)個(gè)相鄰明明紋(或或暗紋)間的距距離Δx＝________mm；這這種色光光的波長(zhǎng)長(zhǎng)λ＝________nm.答案：(1)15.02(2)2.316.6×102實(shí)驗(yàn)(三三)測(cè)測(cè)定玻璃璃的折射射【實(shí)驗(yàn)?zāi)磕康摹空莆諟y(cè)定定折射率率的方法法，會(huì)測(cè)測(cè)定玻璃璃的折射射率．【實(shí)驗(yàn)原原理】【實(shí)驗(yàn)器器材】白紙，圖釘釘，大頭針針，直尺，，鉛筆，量量角器，平平木板，長(zhǎng)長(zhǎng)方形玻璃璃磚．【實(shí)驗(yàn)步驟驟】1．在平木木板上鋪白白紙并用圖圖釘固定．．如上圖所所示，在白白紙上畫一一直線aa′作為界面面，過(guò)aa′上的一點(diǎn)點(diǎn)O畫出界面的的法線NN′，并畫出出一條線段段AO作為入射光光線．2．把長(zhǎng)方方形玻璃磚磚放在白紙紙上，使它它的一邊跟跟aa′重合再畫畫出玻璃磚磚的另一邊邊bb′.3．在線段段AO上豎直地插插上兩枚大大頭針P1、P2，并使它們們距離遠(yuǎn)一一點(diǎn)，P2距玻璃磚近近一些．4．透過(guò)玻玻璃磚觀察察大頭針P1、P2的像，調(diào)整整視線的方方向直到P1的像被P2的像擋住為為止，再在在觀察這一一側(cè)插上兩兩枚大頭針針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P1、P2的像及P3本身，同時(shí)時(shí)注意使P3距玻璃磚近近些，P4距P3遠(yuǎn)些．5．移去玻玻璃磚，在在拔掉P1、P2、P3、P4的同時(shí)分別別記出它們們的位置，，過(guò)P3、P4作直線O′B交bb′于O′，連接OO′，OO′就是折射射光線的方方向，∠AON為入射角，，∠O′ON′為折射角角．6．用量角角器量出入入射角和折折射角的度度數(shù)，查出出它們的正正弦值，并并把這些數(shù)數(shù)據(jù)填入表表格里．7．用上述述方法分別別求出入射射角是15°、30°、45°、60°、75°時(shí)的折折射角，查查出入射角角和折射角角的正弦值值，記入表表格里．【誤差分析析】1．入射光光線、出射射光線確定定的準(zhǔn)確性性造成誤差差，故入射射側(cè)、出射射側(cè)所插兩兩枚大頭針針間距應(yīng)大大一些．2．入射角角和折射角角的測(cè)量造造成誤差，，故入射角角應(yīng)適當(dāng)大大些，以減減小測(cè)量的的相對(duì)誤差差．在做“測(cè)定定玻璃折射射率”的實(shí)實(shí)驗(yàn)時(shí)(1)某同同學(xué)在紙上上正確畫出出玻璃的兩兩個(gè)界面ab和cd時(shí)不慎碰了了玻璃磚，，使它向上上平移了一一些，如圖圖(甲)所所示，其后后的操作都都正確．在在畫光路圖圖時(shí)，將入入射點(diǎn)和出出射點(diǎn)分別別確定在ab、cd上，則測(cè)出出的折射率率n將如何變化化？(2)某同同學(xué)為了避避免筆尖接接觸玻璃面面，畫出的的ab和cd都比實(shí)際側(cè)側(cè)面向外側(cè)側(cè)平移了一一些，如圖圖(乙)所所示，其后后的操作都都正確．但但在畫光路路圖時(shí)，將將入射點(diǎn)、、出射點(diǎn)分分別確定在在ab、cd上，，則則測(cè)測(cè)出出的的折折射射率率n將如如何何變變化化？？(3)某某同同學(xué)學(xué)在在畫畫界界面面時(shí)時(shí)，，不不小小心心將將兩兩個(gè)個(gè)界界面面ab、cd間距距畫畫得得比比玻玻璃璃磚磚寬寬度度大大些些，，如如圖圖(丙丙)所所示示，，則則測(cè)測(cè)出出的的折折射射率率n將如如何何變變化化？？思路路點(diǎn)點(diǎn)撥撥：：分析析折折射射率率測(cè)測(cè)量量值值增增大大還還是是偏偏小小，，應(yīng)應(yīng)首首先先根根據(jù)據(jù)題題目目條條件件，，畫畫出出正正確確光光路路和和題題給給條條件件下下的的光光路路，，比比較較分分析析兩兩種種情情況況下下折折射射角角和和入入射射角角大大小小關(guān)關(guān)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還還是是偏偏小?。馕鑫觯海?1)作作出出光光路路圖圖，，如如圖圖(甲甲)，，可可以以看看出出光光線線入入射射角角相相同同，，折折射射角角不不變變，，此此時(shí)時(shí)玻玻璃璃的的平平移移對(duì)對(duì)測(cè)測(cè)量量結(jié)結(jié)果果沒(méi)沒(méi)有有影影響響，，故故測(cè)測(cè)得得的的折折射射率率n不變變．．(2)作作出出光光路路圖圖，，如如圖圖(乙乙)，，可可以以看看出出，，使使入入射射點(diǎn)點(diǎn)向向左左移移，，出出射射點(diǎn)點(diǎn)向向右右移移，，所所畫畫出出的的折折射射角角θ2′比實(shí)際折射射角θ2偏大，根據(jù)n＝知，測(cè)得的的折射率偏小?。?3)如圖(丙)所示，，可看出測(cè)得得的入射角不不受影響，但但測(cè)得的折射射角比真實(shí)的的折射角偏大大，因此測(cè)得得的折射率偏偏?。鸢福?1)不變(2)偏小小(3)偏偏小1．在做“用用單擺測(cè)定重重力加速度””的實(shí)驗(yàn)中，，有人提出以以下幾點(diǎn)建議議，其中對(duì)提提高測(cè)量結(jié)果果精確度有利利的是()A．適當(dāng)加長(zhǎng)長(zhǎng)擺線B．質(zhì)量相同同、體積不同同的擺球，應(yīng)應(yīng)選用體積較較大的C．單擺偏離離平衡位置的的角度不能太太大D．當(dāng)單擺經(jīng)經(jīng)過(guò)平衡位置置時(shí)開始計(jì)時(shí)時(shí)，經(jīng)過(guò)一次次全振動(dòng)后停停止計(jì)時(shí)，用用此時(shí)間間隔隔作為單擺振振動(dòng)的周期答案：AC解析：?jiǎn)螖[實(shí)驗(yàn)的精精確度取決于于實(shí)驗(yàn)裝置的的理想化程度度及相關(guān)物理理量的測(cè)量精精度．適當(dāng)加加長(zhǎng)擺線長(zhǎng)度度，有利于把把擺球看成質(zhì)質(zhì)點(diǎn)，在擺角角小于10°°的條件下，，擺球的空間間位置變化較較大，便于觀觀察，選項(xiàng)A對(duì)．?dāng)[球體體積越大，所所受空氣阻力力越大，對(duì)質(zhì)質(zhì)量相同的擺擺球其影響越越大，選項(xiàng)B錯(cuò)．?dāng)[角應(yīng)應(yīng)小于10°°，選項(xiàng)C對(duì)對(duì)．本實(shí)驗(yàn)采采用累積法測(cè)測(cè)量周期，若若僅測(cè)量一次次全振動(dòng)，由由于球過(guò)平衡衡位置時(shí)速度度較大，難以以準(zhǔn)確記錄，，且一次全振振動(dòng)的時(shí)間太太短，偶然誤誤差較大，選選項(xiàng)D錯(cuò)．2．(2010··廈門模擬)在雙縫干涉實(shí)實(shí)驗(yàn)中，以白白光為光源，，在屏幕上觀觀察到了彩色色干涉條紋．．若在雙縫中中的一縫前放放一紅色濾光光片(只能透透過(guò)紅光)，，另一縫前放放一綠色濾光光片(只能透透過(guò)綠光)，，這時(shí)()A．只有紅色色和綠色的雙雙縫干涉條紋紋，其他顏色色的雙縫干涉涉條紋消失B．紅色和綠綠色的雙縫干干涉條紋消失失，其他顏色色的雙縫干涉涉條紋依然存存在C．任何顏色色的雙縫干涉涉條紋都不存存在，但屏上上仍有光亮D．屏上無(wú)任任何光亮答案：C解析：波的干涉條件件是兩列波頻頻率相同，因因此紅色光和和綠色光不可可能發(fā)生干涉涉現(xiàn)象，但紅紅色光和綠色色光都各自發(fā)發(fā)生衍射現(xiàn)象象，在屏上看看到的紅色和和綠色光疊加加后的光，因因此只有C才才正確．3．某同學(xué)做做測(cè)定玻璃折折射率的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)時(shí)，用他測(cè)測(cè)得的多組入入射角θ1與折射角θ2作出sinθ1－sinθ2圖象如圖所示示，下列判斷斷正確的是()A．他做實(shí)驗(yàn)驗(yàn)時(shí)，研究的的是光線從空空氣射入玻璃璃的折射現(xiàn)象象B．玻璃的折折射率為0.67C．玻璃的折折射率為1.5D．玻璃臨界界角的正弦值值為0.67答案：ACD4．用綠光做做雙縫干涉實(shí)實(shí)驗(yàn)，在光屏屏上呈現(xiàn)出綠綠、暗相間的的條紋，相鄰鄰兩條綠條紋紋間的距離為為Δx.下列說(shuō)法正正確的是()A．如果增大大雙縫之間的的距離，Δx將增大B．如果增大大雙縫到光屏屏之間的距離離，Δx將增大C．如果改用用紫光做實(shí)驗(yàn)驗(yàn)，Δx將增大D．如果將雙雙縫中的一條條縫用紅色透透明紙遮住，，屏上將出現(xiàn)現(xiàn)彩色條紋答案：B5．在“用單單擺測(cè)定重力力加速度”的的實(shí)驗(yàn)中()(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)時(shí)用20分度度的游標(biāo)卡尺尺測(cè)量擺球直直徑，示數(shù)如如圖甲所示，，該擺球的直直徑d＝________mm.(2)接著測(cè)測(cè)量了擺線的的長(zhǎng)度為l0，實(shí)驗(yàn)時(shí)用拉拉力傳感器測(cè)測(cè)得擺線的拉拉力F隨時(shí)間t變化的圖象如如圖乙所示，，則重力加速速度的表達(dá)式式為g＝________(用用題目中的物物理量表示)．6．(2009··上海單科)如圖為雙縫干干涉的實(shí)驗(yàn)示示意圖，若要要使干涉條紋紋間距變大可可改用波長(zhǎng)更更________(填填：長(zhǎng)、短)的單色光；；或者使雙縫縫與光屏之間間的距離________(填：增增大，減小)答案：：長(zhǎng)增增大7．(2010·福福州模模擬)在用插插針?lè)ǚy(cè)定定玻璃璃的折折射率率的實(shí)實(shí)驗(yàn)中中，某某同學(xué)學(xué)操作作步驟驟如下下：以上步步驟中中有錯(cuò)錯(cuò)誤或或不妥妥之處處的是是____________；應(yīng)應(yīng)改正正為：：________________________________________________________________________.答案：：同解析析解析：：其中③、④、⑤有錯(cuò)誤誤；在在③中應(yīng)使使直尺尺與玻玻璃磚磚的界界面對(duì)對(duì)齊，，移開開玻璃璃磚后后再畫畫邊界界線；；在④中入射射角要要取0°以以外的的三組組數(shù)據(jù)據(jù)；在在⑤中大頭頭針要要豎直直插牢牢，觀觀察時(shí)時(shí)看針針腳是是否在在同一一條直直線上上．8．某某同學(xué)學(xué)利用用單擺擺測(cè)定定當(dāng)?shù)氐刂亓α铀偎俣?，，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)單擺擺靜止止時(shí)擺擺球重重心在在球心心的正正下方方，他他仍將將從懸懸點(diǎn)到到球心心的距距離當(dāng)當(dāng)作擺擺長(zhǎng)L，通過(guò)過(guò)改變變擺線線的長(zhǎng)長(zhǎng)度，，測(cè)得得6組組L和對(duì)應(yīng)應(yīng)的周周期T，畫出出L－T2圖線，，然后后在圖圖線上上選取取A、