【綠色通道】高考物理 實驗用單擺測定重力加速度測定玻璃的折射率用雙縫干涉測光的波長課件 新人教選修33

實驗(一)用單擺測定重力加速度

【實驗?zāi)康摹?．用單擺測定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋?．能正確熟練地使用秒表．【實驗器材】長約1m的細線、小鐵球、鐵架臺(連鐵夾)、米尺、秒表．【實驗步驟】1．將細線的一端穿過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的鐵夾上，做成一個單擺．6．求出幾次實驗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)誤差主要來源于單擺模型本身是否符合要求，即：懸點是否固定，球、線是否符合要求，振動是圓錐擺還是在同一豎直平面內(nèi)的振動等．2．偶然誤差主要來自時間的測量上，要從擺球通過平衡位置開始計時，不能多計或漏計振動次數(shù)．3．為了減小偶然誤差，通常采用兩種方法：(1)多次測量求平均值法；(2)圖象法．(2009·浙江理綜)(1)在“探究單擺周期與擺長的關(guān)系”實驗中，兩位同學(xué)用游標卡尺測量小球的直徑如圖甲、乙所示．測量方法正確的是________(選填“甲”或“乙”)(2)實驗時，若擺球在垂直紙面的平面內(nèi)擺動，為了將人工記錄振動次數(shù)改為自動記錄振動次數(shù)，在擺球運動最低點的左、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記錄儀相連，該儀器顯示的光敏電阻阻值R隨時間t變化的圖線如圖乙所示，則該單擺的振動周期為________．若保持懸點到小球頂點的繩長不變，改用直徑是原小球直徑2格的另一小球進行實驗，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變大變變大實驗(二二)用用雙縫干干涉測光光的波長長【實驗?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．測定定單色光光的波長長．【實驗原原理】單色光通通過單縫縫后，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、單色光光的波長長λ之間滿足足λ＝d·Δx/l.【實驗器器材】雙縫干涉涉儀一套套，米尺尺，測量量頭．【實驗步步驟】1．如下下圖所示示，把直直徑約10cm、長長約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，，這時在在屏上就就會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．(2009·北北京理綜綜)在《用雙雙縫干涉涉測光的的波長》》實驗中中，將雙雙縫干涉涉實驗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號，此時時圖(b)中游標標尺上的的讀數(shù)x1＝1.16mm；接接著再轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動手輪輪，映入入眼簾的的干涉條條紋如圖圖(c)所示，，此時(d)中游標標尺上的的讀數(shù)x2＝________mm.(2)利利用上述述測量結(jié)結(jié)果，經(jīng)經(jīng)計算可可得兩個個相鄰明明紋(或或暗紋)間的距距離Δx＝________mm；這這種色光光的波長長λ＝________nm.答案：(1)15.02(2)2.316.6×102實驗(三三)測測定玻璃璃的折射射【實驗?zāi)磕康摹空莆諟y定定折射率率的方法法，會測測定玻璃璃的折射射率．【實驗原原理】【實驗器器材】白紙，圖釘釘，大頭針針，直尺，，鉛筆，量量角器，平平木板，長長方形玻璃璃磚．【實驗步驟驟】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aa′上的一點點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，并使它們們距離遠一一點，P2距玻璃磚近近一些．4．透過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，同時時注意使P3距玻璃磚近近些，P4距P3遠些．5．移去玻玻璃磚，在在拔掉P1、P2、P3、P4的同時分別別記出它們們的位置，，過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量造造成誤差，，故入射角角應(yīng)適當(dāng)大大些，以減減小測量的的相對誤差差．在做“測定定玻璃折射射率”的實實驗時(1)某同同學(xué)在紙上上正確畫出出玻璃的兩兩個界面ab和cd時不慎碰了了玻璃磚，，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，將入入射點和出出射點分別別確定在ab、cd上，則測出出的折射率率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，將將入射點、、出射點分分別確定在在ab、cd上，，則則測測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時，，不不小小心心將將兩兩個個界界面面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，，則則測測出出的的折折射射率率n將如如何何變變化化？？思路路點點撥撥：：分析析折折射射率率測測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，，此此時時玻玻璃璃的的平平移移對對測測量量結(jié)結(jié)果果沒沒有有影影響響，，故故測測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，，使使入入射射點點向向左左移移，，出出射射點點向向右右移移，，所所畫畫出出的的折折射射角角θ2′比實際折射射角θ2偏大，根據(jù)n＝知，測得的的折射率偏小?。?3)如圖(丙)所示，，可看出測得得的入射角不不受影響，但但測得的折射射角比真實的的折射角偏大大，因此測得得的折射率偏偏?。鸢福?1)不變(2)偏小小(3)偏偏小1．在做“用用單擺測定重重力加速度””的實驗中，，有人提出以以下幾點建議議，其中對提提高測量結(jié)果果精確度有利利的是()A．適當(dāng)加長長擺線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)過平衡位置置時開始計時時，經(jīng)過一次次全振動后停停止計時，用用此時間間隔隔作為單擺振振動的周期答案：AC解析：單擺實驗的精精確度取決于于實驗裝置的的理想化程度度及相關(guān)物理理量的測量精精度．適當(dāng)加加長擺線長度度，有利于把把擺球看成質(zhì)質(zhì)點，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A對．?dāng)[球體體積越大，所所受空氣阻力力越大，對質(zhì)質(zhì)量相同的擺擺球其影響越越大，選項B錯．?dāng)[角應(yīng)應(yīng)小于10°°，選項C對對．本實驗采采用累積法測測量周期，若若僅測量一次次全振動，由由于球過平衡衡位置時速度度較大，難以以準確記錄，，且一次全振振動的時間太太短，偶然誤誤差較大，選選項D錯．2．(2010··廈門模擬)在雙縫干涉實實驗中，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(只能透透過紅光)，，另一縫前放放一綠色濾光光片(只能透透過綠光)，，這時()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)做做測定玻璃折折射率的實驗驗時，用他測測得的多組入入射角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．他做實驗驗時，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實驗，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驗驗，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“用單單擺測定重力力加速度”的的實驗中()(1)實驗時時用20分度度的游標卡尺尺測量擺球直直徑，示數(shù)如如圖甲所示，，該擺球的直直徑d＝________mm.(2)接著測測量了擺線的的長度為l0，實驗時用拉拉力傳感器測測得擺線的拉拉力F隨時間t變化的圖象如如圖乙所示，，則重力加速速度的表達式式為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驗示示意圖，若要要使干涉條紋紋間距變大可可改用波長更更________(填填：長、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：：長增增大7．(2010·福福州模模擬)在用插插針法法測定定玻璃璃的折折射率率的實實驗中中，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錯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有錯誤誤；在在③中應(yīng)使使直尺尺與玻玻璃磚磚的界界面對對齊，，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，觀觀察時時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)利用用單擺擺測定定當(dāng)?shù)氐刂亓α铀偎俣龋l(fā)現(xiàn)現(xiàn)單擺擺靜止止時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到到球心心的距距離當(dāng)當(dāng)作擺擺長L，通過過改變變擺線線的長長度，，測得得6組組L和對應(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、