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第38讲　物理实验（三）
1、理解和掌握测量玻璃的折射率实验原理，并会做出必要的误差分析。
2、理解和掌握用双缝干涉实验测量光的波长实验原理，并会做出必要的误差分析。
3、理解和掌握验证动量守恒定律实验原理，并会做出必要的误差分析。
4、理解和掌握用油膜法估测油酸分子的大小实验原理，并会做出必要的误差分析。
5、能够在原型实验基础上，通过对实验的改进或者创新，做出同类探究。
实验8 测定玻璃的折射率
1．实验原理
如实验原理图甲所示，当光线AO1以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO1对应的出射光线O2B，从而求出折射光线O1O2和折射角θ2，再根据n＝或n＝算出玻璃的折射率．
2．实验器材
木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔．
3．实验步骤
(1)用图钉把白纸固定在木板上．
(2)在白纸上画一条直线aa′，并取aa′上的一点O为入射点，作过O点的法线NN′.
(3)画出线段AO作为入射光线，并在AO上插上P1、P2两根大头针．
(4)在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线aa′对齐，并画出另一条长边的对齐线bb′.
(5)眼睛在bb′的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使P1的像被P2的像挡住，然后在眼睛这一侧插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，再插上P4，使P4挡住P3和P1、P2的像．
(6)移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P3、P4的针孔位置确定出射光线O′B及出射点O′，连接O、O′得线段OO′.
(7)用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sinθ1和sinθ2.
(8)改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的，并取平均值．
4．数据处理
(1)计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sinθ1和sinθ2.算出不同入射角时的，并取平均值．
(2)作sinθ1－sinθ2图象：改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作sinθ1－sinθ2图象，由n＝可知图象应为直线，如实验原理图乙所示，其斜率为折射率．
(3)“单位圆”法确定sinθ1、sinθ2，计算折射率n.
以入射点O为圆心，以一定的长度R为半径画圆，交入射光线OA于E点，交折射光线OO′于E′点，过E作NN′的垂线EH，过E′作NN′的垂线E′H′.如实验原理图丙所示，sinθ1＝，sinθ2＝，OE＝OE′＝R，则n＝＝.只要用刻度尺量出EH、E′H′的长度就可以求出n.
5．注意事项
(1)用手拿玻璃砖时，手只能接触玻璃砖的毛面或棱，不能触摸光洁的光学面，严禁把玻璃砖当尺子画玻璃砖的另一边bb′.
(2)实验过程中，玻璃砖在纸上的位置不可移动．
(3)大头针应竖直地插在白纸上，且玻璃砖每两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距离应大一点，以减小确定光路方向时造成的误差．
(4)实验时入射角不宜过小，否则会使测量误差过大，也不宜过大，否则在bb′一侧将看不到P1、P2的像．
实验9 用双缝干涉测量光的波长
一、实验器材
双缝干涉仪(由光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头组成)，另外还有学生电源、导线、刻度尺.
1.相邻两条亮条纹的间距Δx与入射光波长λ，双缝S1、S2的间距d及双缝与屏的距离l满足的关系式为Δx＝λ.
2．测量头的构造及使用
如图甲所示，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，分划板会向左右移动，测量时，应使分划板中心刻度对齐条纹的中心，如图乙，记下此时手轮上的读数．
　　
甲　　　　　　　　　　　乙
两次读数之差就表示这两条条纹间的距离．
实际测量时，要测出n条亮纹(暗纹)的宽度，设为a，那么Δx＝.
二、实验步骤
1．观察干涉条纹
(1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图所示．
(2)接好光源，打开开关，使灯丝正常发光．
(3)调节各器件的高度，使光源发出的光能沿轴线到达光屏．
(4)安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，二者间距约5～10 cm，这时，可观察白光的干涉条纹．
(5)在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹．
2．测定单色光的波长
(1)安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹．
(2)使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上的读数a1，将该条纹记为第1条亮纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a2，将该条纹记为第n条亮纹．
(3)用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(d是已知的)．
(4)重复测量．
三、数据处理
(1)条纹间距Δx＝.
(2)波长λ＝Δx.
(3)计算多组数据，求λ的平均值．
四、注意事项
(1)双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，且注意保养．
(2)安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且间距适当．
(3)光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近．
(4)照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒不共轴所致；干涉条纹不清晰的一般原因是单缝与双缝不平行所致，故应正确调节．
五、误差分析
(1)双缝到屏的距离l的测量存在误差．
(2)测条纹间距Δx带来的误差．
①干涉条纹没有调整到最清晰的程度；
②误认为Δx为亮(暗)条纹的宽度；
③分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于条纹中心；
④测量多条亮条纹间的距离时读数不准确，此间距中的条纹数未数清．
实验10 验证动量守恒定律
1．实验原理
在一维碰撞中，测出物体的质量m和碰撞前、后物体的速度v、v′，算出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后动量是否守恒．
2．实验器材
斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸等．
3．实验步骤
(1)用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球．
(2)按照实验原理图甲安装实验装置．调整、固定斜槽使斜槽底端水平．
(3)白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好．记下重垂线所指的位置O.
(4)不放被撞小球，让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复10次．用圆规画尽量小的圆把小球所有的落点都圈在里面．圆心P就是小球落点的平均位置．
(5)把被撞小球放在斜槽末端，让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次．用步骤(4)的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置M和被撞小球落点的平均位置N.如实验原理图乙所示．
(6)连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度．将测量数据填入表中．最后代入m1＝m1＋m2，看在误差允许的范围内是否成立．
(7)整理好实验器材放回原处．
(8)实验结论：在实验误差允许范围内，碰撞系统的动量守恒．
4．数据处理
验证表达式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′
5．注意事项
(1)前提条件
保证碰撞是一维的，即保证两物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿这条直线运动．
(2)利用斜槽进行实验，入射球质量要大于被碰球质量，即m1>m2，防止碰后m1被反弹
实验11 用油膜法估测分子的大小
1．实验器材
盛水浅盘、注射器(或滴管)、容量瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉(或细石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔．
2．实验步骤
(1)用稀酒精溶液及清水清洗浅盘，充分洗去油污、粉尘，以免给实验带来误差．
(2)配制油酸酒精溶液，取油酸1mL，注入500mL的容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面达到500mL刻度线为止，摇动容量瓶，使油酸充分溶解在酒精中，这样就得到了500mL含1mL纯油酸的油酸酒精溶液．
(3)用注射器(或滴管)将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并记下量筒内增加一定体积Vn时的滴数n.
(4)根据V0＝算出每滴油酸酒精溶液的体积V0.
(5)向浅盘里倒入约2cm深的水，并将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上．
(6)用注射器(或滴管)将一滴油酸酒精溶液滴在水面上．
(7)待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，并将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上．
(8)将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S(求面积时以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位计算轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个)．
(9)根据油酸酒精溶液的配制比例，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V，并代入公式d＝算出油酸薄膜的厚度d.
(10)重复以上实验步骤，多测几次油酸薄膜的厚度，并求平均值，即为油酸分子的大小．
3．实验原理
实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小．当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，其中的酒精溶于水，并很快挥发，在水面上形成如实验原理图甲所示形状的一层纯油酸薄膜．如果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积，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纯油酸的体积，用S表示单分子油膜的面积，用d表示分子的直径，如实验原理图乙所示，则d＝.
4．数据处理
根据上面记录的数据，完成以下表格内容.
实验次数 量筒内增加1mL溶液时的滴数 轮廓内的小格子数 轮廓面积S
1
2
实验次数 一滴纯油酸的体积V 分子的大小(m) 平均值
1
2
5.注意事项
(1)注射器针头高出水面的高度应在1cm之内，当针头靠水面很近(油酸未滴下之前)时，会发现针头下方的粉层已被排开，这是由于针头中酒精挥发所致，不影响实验效果．
(2)待测油酸薄膜扩散后又会收缩，要在油酸薄膜的形状稳定后再画轮廓．扩散后又收缩有两个原因：①水面受油酸液滴冲击凹陷后又恢复；②酒精挥发后液面收缩．
(3)当重做实验时，将水从浅盘的一侧边缘倒出，在这侧边缘会残留油酸，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦去再用清水冲洗，这样做可保持浅盘的清洁．
(4)本实验只要求估测分子的大小，实验结果的数量级符合要求即可.
某实验小组用“插针法”测量玻璃的折射率，如图甲所示，所用器材有：平行玻璃砖、木板、白纸、大头针、刻度尺、量角器、铅笔、图钉等。
(1)下列操作正确的是_____。
A．为了减小误差，选择的入射角应尽量大些
B．插大头针时，必须在另一侧观察，让挡住的像
C．为了减小误差，大头针、和、之间的距离应适当大些
D．如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度小的玻璃砖来测量
(2)同学们按照正确的操作步骤，多次改变入射角，根据测得的入射角和折射角的正弦值，作出了如图乙所示图线，由图线可知该玻璃砖的折射率是 。
(3)某位同学不小心将界面画成如图丙中实线所示（虚线为玻璃砖轮廓），其他实验操作均正确，则实验测得的折射率 （选填“偏大”、“偏小”、“不变”或“都有可能”）。
在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图甲所示：
(1)关于该实验，下列说法中正确的是________
A．单缝和双缝应当相互平行
B．测量过程中，把5个条纹间距数成6个，会导致波长测量值偏大
C．把毛玻璃屏向远离双缝的方向移动，相邻两亮条纹中心的距离变宽
D．若通过双缝的两列光波到屏上某点的路程差为波长的奇数倍，该点处一定是暗条纹
(2)某同学在用双缝干涉测量光的波长的实验中，已知两缝间的间距为，以某种单色光照射双缝时，在离双缝远的屏上，用测量头测量条纹间的宽度：先将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的读数为；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所示，其读数为 mm。
(3)根据以上实验，测得的这种光的波长等于 nm（结果保留3位有效数字）。
用半径相等的两个小球验证动量守恒定律，装置如图所示。先安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重垂线所指的位置O。接下来的实验步骤如下：
步骤1：不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上。重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置；
步骤2：把小球2放在斜槽末端边缘位置B点，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞。重复多次，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置；
步骤3：用刻度尺分别测量三个落点的平均位置M、P、N离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度。
(1)对于上述实验操作，下列说法正确的是______；
A．小球1每次必须从斜槽上相同的位置由静止滚下
B．斜槽轨道末端必须水平
C．斜槽轨道必须光滑
(2)上述实验还需要测量的物理量有______。
A．点A、B间的高度差 B．点B离地面的高度
C．小球1和2的质量 D．小球1和2的半径
在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，小红将的纯油酸配制成的油酸酒精溶液，用注射器测得溶液为80滴。
(1)某次实验，小红把1滴该溶液滴入撒有痱子粉的盛水浅盘，待液面稳定后，呈现出如图甲所示的“锯齿”边沿图样，出现该图样的可能原因是___________；
A．浅盘中装的水量过多 B．油酸酒精溶液滴的过少
C．油酸酒精溶液放置时间过久 D．痱子粉撒得太多，且厚度不均匀
(2)小红调整后再次实验，把1滴该溶液滴入撒有痱子粉的盛水浅盘，待液面稳定后，将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，用彩笔在玻璃板上描出油酸膜的轮廓，其形状如图乙所示，坐标方格中正方形的边长为，则滴入浅盘中的纯油酸体积为 ，由此可估测出油酸分子的直径是 m。
可见光的波长范围约为，分子直径约为。在中学实验室通过选用恰当的方法，可以测量这样的微小量。下列分别给出两种微小量的测量方法。
(1)通过双缝干涉实验测量单色光的波长，实验装置如图甲所示，其中测量头包括毛玻璃、游标尺、分划板、手轮、目镜等。
①测量某亮条纹位置时，手轮上的示数如图乙所示，其示数为 mm。
②下列可以增加目镜中观察到条纹个数的方法为 。（多选）
A．将单缝向双缝靠近
B．将屏向靠近双缝的方向移动
C．使用间距更大的双缝
D．将实验中的紫光更换为红光
③若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，假设某种单色光的条纹间距为，则该单色光的波长 。
(2)用油膜法估测油酸分子的大小实验，将浓度为的油酸酒精溶液一滴一滴滴入量筒，测出一滴溶液的体积为，向浅盘中倒入适量的水，并向水面均匀地撒入痱子粉，把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油酸膜的轮廓，如图丙所示，数出形成的油膜占据了115个方格，坐标纸中正方形方格的边长为1cm，则估测出油酸分丙子的直径为 m。（计算结果保留2位有效数字）
做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验。
(1)下列实验步骤的正确顺序是______（填写实验步骤前的序号）。
A．往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上
B．用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定
C．将画有油酸膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油酸膜的面积，根据油酸的体积和油酸膜的面积计算出油酸分子直径的大小
D．用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积，再根据油酸酒精溶液的浓度计算出油酸的体积
E．将玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上
(2)该实验体体现了理想化模型的思想，实验中我们的理想假设有_______。
A．把油酸分子视为球形 B．油酸在水面上充分散开形成单分子油膜
C．油酸分子是紧挨着的没有空隙 D．油酸不溶于水
(3)实验中，体积为的所用油酸酒精溶液中纯油酸的体积为，用注射器和量筒测得滴上述溶液的体积为，把一滴该溶液滴入盛水的撒有痱子粉的浅盘中，待水面稳定后，得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中每个小正方形的边长为，则油酸薄膜的面积 ；可求得油酸分子的直径为 （用、、、、表示）。
(4)某同学实验中最终得到的油酸分子直径数据偏大，可能是因为________。
A．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格
B．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开
C．用注射器和量筒测体积溶液滴数时多记录了几滴
D．油酸酒精溶液浓度计算值低于实际值
利用如图甲装置做“探究气体等温变化的规律”实验。主要实验步骤如下：
①将压力表的指针校准到0Pa；
②在柱塞上均匀涂抹润滑油，然后将柱塞移至注射器适当刻度处；
③将橡胶套套在注射器下端的开口处，它和柱塞一起把一段空气柱封闭；
④缓慢推动柱塞，记录多组注射器内气体的体积V及相应的压力表示数p。
(1)请指出以上哪些步骤中存在不妥之处： （填写序号）；
(2)甲同学按正确步骤进行了实验，下表为记录的部分实验数据，其中有一次记录的实验数据错误，错误的是 （填对应的实验序号）；
实验序号 1 2 3 4
封闭空气柱长度L/cm 3.50 3.00 2.80 2.50
封闭空气柱压强p/（×105Pa） 1.01 1.17 1.26 1.70
(3)该同学重新按正确步骤进行实验，根据实验所采集数据绘制了图像，如图乙所示，出现这种情况的可能原因是 （写出一种原因即可）。
某小组同学利用“插针法”测定玻璃的折射率。在完成了光路图以后，以O点为圆心，OA为半径画圆，交延长线于C点，过A点和C点作垂直法线的直线，与法线的交点分别为B点和D点，如图所示。用刻度尺测得AB的长度为，CD的长度为，则玻璃的折射率 。
(1)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中（实验装置如图），下列说法正确的是（　　）
A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝
B．测量某条干涉亮条纹位置时，应使分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐
C．为了减小测量误差，可用测量头测出n条亮条纹间的距离a，求出相邻两条亮条纹间距
D．某同学用黄光作为入射光，为了增大干涉条纹的间距，可以采用的方法是改用蓝光作为入射光
(2)已知双缝到光屏之间的距离，双缝之间的距离，单缝到双缝之间的距离，某同学在用测量头测量时，调整手轮，在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准A亮条纹的中心，然后他继续转动，使分划板中心刻线对准B亮条纹的中心，前后两次游标卡尺的读数如图所示，A位置读数为 mm。则入射光的波长 m（结果保留两位有效数字）。
利用图甲装置验证动量守恒定律，将钢球用细线悬挂于点，钢球放在离地面高度为的支柱上，点到球球心的距离为。将球拉至悬线与竖直线夹角为，由静止释放后摆到最低点时恰与球正碰，碰撞后球运动到竖直线夹角处，球落到地面上，测出球的水平位移，当地重力加速度为。
(1)改变角的大小，多次实验，发现钢球、碰撞过程不仅动量守恒，机械能也守恒，得到的关系图线如图乙，则钢球、的质量之比 。（保留2位有效数字）
(2)若在钢球的被碰位置贴一小块棉布，依然将球拉至悬线与竖直线夹角为由静止释放，增大的物理量是（　　）
A．碰后球的水平位移
B．碰后再次到达最高点的夹角
C．碰撞过程中系统的总动量
D．碰撞过程中系统动能的损失
(3)某同学观察到，在台球桌面上，台球以初速度和静止的球发生斜碰时，碰后两球的速度方向将不在同一直线上，如图乙所示。已知两球大小相同，质量相等，若两球碰撞过程无能量损失，碰后两球速度方向与初速度的夹角分别为和，则和满足的关系为 。
如图甲所示，某同学利用水平放置的气垫导轨验证动量守恒定律。光电门1、2固定在导轨上，两质量分别为和的滑块（上有相同挡光片且挡光片质量忽略不计）分别从两光电门的外侧以一定的初速度运动，在两光电门中间的某位置迎面相撞后粘在一起运动。
(1)该同学利用游标卡尺测量挡光片的宽度d，其示数如图乙，则d= cm。
(2)实验测得碰前滑块A上挡光片经过光电门1的挡光时间为0.03s，滑块B上挡光片经过光电门2的挡光时间为0.045s，则碰前滑块A、B的速度大小分别为 m/s。（结果保留2位有效数字）
(3)实验发现碰后两滑块一起向右运动，且滑块B上的挡光片经过光电门2的挡光时间为0.107s，若相对误差时说明碰撞过程动量守恒（p＇为碰后系统的动量，p为碰前系统的动量），以上实验可验证两滑块组成的系统在误差允许范围内动量 （选填“守恒”或“不守恒”）。
(1)两组同学利用不同的实验器材进行碰撞的实验研究。
第一组同学利用气垫导轨通过频闪照相进行“探究碰撞中的不变量”这一实验。
①若要求碰撞动能损失最小则应选下图中的 （填“甲”或“乙”）（甲图两滑块分别装有弹性圈，乙图两滑块分别装有撞针和橡皮泥）；
第二组同学采用下图所示装置进行“验证动量守恒定律”实验，在水平槽末端与水平面间放置了一个斜面，斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接，使入射小球从斜槽上S点由静止滚下，落点为P ′ ，放上被碰小球后，入射小球和被碰小球在斜面上的落点分别为M ′、N ′。已知入射小球质量为m1 ，被碰小球质量为m2 ，用刻度尺测量斜面顶点到M ′、P ′、N ′三点的距离分别为l1、l2、l3。
②关于本实验条件的叙述，下列说法正确的是 ；
A．斜面与水平槽必须光滑
B．该实验不需要秒表计时
C．两小球的质量应满足m1>m2
D．必须测量水平槽末端的高度
③则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为 （用所测物理量的字母表示）。
(2)①某同学使用多用电表欧姆挡粗测待测电阻Rx的阻值。某次测量时，多用电表表盘指针如图所示。已知他选用欧姆挡的倍率为“×10”，则Rx的测量值为 Ω。
②该同学使用如图所示的电路，进一步测量待测电阻Rx的阻值。某次实验，电流表的示数为I，电压表的示数为U，则电阻Rx的测量值为 。若不考虑偶然误差，该测量值与Rx的真实值相比 （选填“偏小”、“偏大”或“相等”）。
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21世纪教育网(www.21cnjy.com)第38讲　物理实验（三）
1、理解和掌握测量玻璃的折射率实验原理，并会做出必要的误差分析。
2、理解和掌握用双缝干涉实验测量光的波长实验原理，并会做出必要的误差分析。
3、理解和掌握验证动量守恒定律实验原理，并会做出必要的误差分析。
4、理解和掌握用油膜法估测油酸分子的大小实验原理，并会做出必要的误差分析。
5、能够在原型实验基础上，通过对实验的改进或者创新，做出同类探究。
实验8 测定玻璃的折射率
1．实验原理
如实验原理图甲所示，当光线AO1以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO1对应的出射光线O2B，从而求出折射光线O1O2和折射角θ2，再根据n＝或n＝算出玻璃的折射率．
2．实验器材
木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔．
3．实验步骤
(1)用图钉把白纸固定在木板上．
(2)在白纸上画一条直线aa′，并取aa′上的一点O为入射点，作过O点的法线NN′.
(3)画出线段AO作为入射光线，并在AO上插上P1、P2两根大头针．
(4)在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线aa′对齐，并画出另一条长边的对齐线bb′.
(5)眼睛在bb′的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使P1的像被P2的像挡住，然后在眼睛这一侧插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，再插上P4，使P4挡住P3和P1、P2的像．
(6)移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P3、P4的针孔位置确定出射光线O′B及出射点O′，连接O、O′得线段OO′.
(7)用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sinθ1和sinθ2.
(8)改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的，并取平均值．
4．数据处理
(1)计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sinθ1和sinθ2.算出不同入射角时的，并取平均值．
(2)作sinθ1－sinθ2图象：改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作sinθ1－sinθ2图象，由n＝可知图象应为直线，如实验原理图乙所示，其斜率为折射率．
(3)“单位圆”法确定sinθ1、sinθ2，计算折射率n.
以入射点O为圆心，以一定的长度R为半径画圆，交入射光线OA于E点，交折射光线OO′于E′点，过E作NN′的垂线EH，过E′作NN′的垂线E′H′.如实验原理图丙所示，sinθ1＝，sinθ2＝，OE＝OE′＝R，则n＝＝.只要用刻度尺量出EH、E′H′的长度就可以求出n.
5．注意事项
(1)用手拿玻璃砖时，手只能接触玻璃砖的毛面或棱，不能触摸光洁的光学面，严禁把玻璃砖当尺子画玻璃砖的另一边bb′.
(2)实验过程中，玻璃砖在纸上的位置不可移动．
(3)大头针应竖直地插在白纸上，且玻璃砖每两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距离应大一点，以减小确定光路方向时造成的误差．
(4)实验时入射角不宜过小，否则会使测量误差过大，也不宜过大，否则在bb′一侧将看不到P1、P2的像．
实验9 用双缝干涉测量光的波长
一、实验器材
双缝干涉仪(由光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头组成)，另外还有学生电源、导线、刻度尺.
1.相邻两条亮条纹的间距Δx与入射光波长λ，双缝S1、S2的间距d及双缝与屏的距离l满足的关系式为Δx＝λ.
2．测量头的构造及使用
如图甲所示，测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，分划板会向左右移动，测量时，应使分划板中心刻度对齐条纹的中心，如图乙，记下此时手轮上的读数．
　　
甲　　　　　　　　　　　乙
两次读数之差就表示这两条条纹间的距离．
实际测量时，要测出n条亮纹(暗纹)的宽度，设为a，那么Δx＝.
二、实验步骤
1．观察干涉条纹
(1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图所示．
(2)接好光源，打开开关，使灯丝正常发光．
(3)调节各器件的高度，使光源发出的光能沿轴线到达光屏．
(4)安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，二者间距约5～10 cm，这时，可观察白光的干涉条纹．
(5)在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹．
2．测定单色光的波长
(1)安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹．
(2)使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上的读数a1，将该条纹记为第1条亮纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a2，将该条纹记为第n条亮纹．
(3)用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(d是已知的)．
(4)重复测量．
三、数据处理
(1)条纹间距Δx＝.
(2)波长λ＝Δx.
(3)计算多组数据，求λ的平均值．
四、注意事项
(1)双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，且注意保养．
(2)安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且间距适当．
(3)光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近．
(4)照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒不共轴所致；干涉条纹不清晰的一般原因是单缝与双缝不平行所致，故应正确调节．
五、误差分析
(1)双缝到屏的距离l的测量存在误差．
(2)测条纹间距Δx带来的误差．
①干涉条纹没有调整到最清晰的程度；
②误认为Δx为亮(暗)条纹的宽度；
③分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于条纹中心；
④测量多条亮条纹间的距离时读数不准确，此间距中的条纹数未数清．
实验10 验证动量守恒定律
1．实验原理
在一维碰撞中，测出物体的质量m和碰撞前、后物体的速度v、v′，算出碰撞前的动量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看碰撞前后动量是否守恒．
2．实验器材
斜槽、小球(两个)、天平、复写纸、白纸等．
3．实验步骤
(1)用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球．
(2)按照实验原理图甲安装实验装置．调整、固定斜槽使斜槽底端水平．
(3)白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好．记下重垂线所指的位置O.
(4)不放被撞小球，让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复10次．用圆规画尽量小的圆把小球所有的落点都圈在里面．圆心P就是小球落点的平均位置．
(5)把被撞小球放在斜槽末端，让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次．用步骤(4)的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置M和被撞小球落点的平均位置N.如实验原理图乙所示．
(6)连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度．将测量数据填入表中．最后代入m1＝m1＋m2，看在误差允许的范围内是否成立．
(7)整理好实验器材放回原处．
(8)实验结论：在实验误差允许范围内，碰撞系统的动量守恒．
4．数据处理
验证表达式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′
5．注意事项
(1)前提条件
保证碰撞是一维的，即保证两物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿这条直线运动．
(2)利用斜槽进行实验，入射球质量要大于被碰球质量，即m1>m2，防止碰后m1被反弹
实验11 用油膜法估测分子的大小
1．实验器材
盛水浅盘、注射器(或滴管)、容量瓶、坐标纸、玻璃板、痱子粉(或细石膏粉)、油酸酒精溶液、量筒、彩笔．
2．实验步骤
(1)用稀酒精溶液及清水清洗浅盘，充分洗去油污、粉尘，以免给实验带来误差．
(2)配制油酸酒精溶液，取油酸1mL，注入500mL的容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面达到500mL刻度线为止，摇动容量瓶，使油酸充分溶解在酒精中，这样就得到了500mL含1mL纯油酸的油酸酒精溶液．
(3)用注射器(或滴管)将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并记下量筒内增加一定体积Vn时的滴数n.
(4)根据V0＝算出每滴油酸酒精溶液的体积V0.
(5)向浅盘里倒入约2cm深的水，并将痱子粉或细石膏粉均匀地撒在水面上．
(6)用注射器(或滴管)将一滴油酸酒精溶液滴在水面上．
(7)待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，并将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上．
(8)将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S(求面积时以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位计算轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个)．
(9)根据油酸酒精溶液的配制比例，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V，并代入公式d＝算出油酸薄膜的厚度d.
(10)重复以上实验步骤，多测几次油酸薄膜的厚度，并求平均值，即为油酸分子的大小．
3．实验原理
实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小．当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面上时，油酸就在水面上散开，其中的酒精溶于水，并很快挥发，在水面上形成如实验原理图甲所示形状的一层纯油酸薄膜．如果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积，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纯油酸的体积，用S表示单分子油膜的面积，用d表示分子的直径，如实验原理图乙所示，则d＝.
4．数据处理
根据上面记录的数据，完成以下表格内容.
实验次数 量筒内增加1mL溶液时的滴数 轮廓内的小格子数 轮廓面积S
1
2
实验次数 一滴纯油酸的体积V 分子的大小(m) 平均值
1
2
5.注意事项
(1)注射器针头高出水面的高度应在1cm之内，当针头靠水面很近(油酸未滴下之前)时，会发现针头下方的粉层已被排开，这是由于针头中酒精挥发所致，不影响实验效果．
(2)待测油酸薄膜扩散后又会收缩，要在油酸薄膜的形状稳定后再画轮廓．扩散后又收缩有两个原因：①水面受油酸液滴冲击凹陷后又恢复；②酒精挥发后液面收缩．
(3)当重做实验时，将水从浅盘的一侧边缘倒出，在这侧边缘会残留油酸，可用少量酒精清洗，并用脱脂棉擦去再用清水冲洗，这样做可保持浅盘的清洁．
(4)本实验只要求估测分子的大小，实验结果的数量级符合要求即可.
某实验小组用“插针法”测量玻璃的折射率，如图甲所示，所用器材有：平行玻璃砖、木板、白纸、大头针、刻度尺、量角器、铅笔、图钉等。
(1)下列操作正确的是_____。
A．为了减小误差，选择的入射角应尽量大些
B．插大头针时，必须在另一侧观察，让挡住的像
C．为了减小误差，大头针、和、之间的距离应适当大些
D．如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度小的玻璃砖来测量
(2)同学们按照正确的操作步骤，多次改变入射角，根据测得的入射角和折射角的正弦值，作出了如图乙所示图线，由图线可知该玻璃砖的折射率是 。
(3)某位同学不小心将界面画成如图丙中实线所示（虚线为玻璃砖轮廓），其他实验操作均正确，则实验测得的折射率 （选填“偏大”、“偏小”、“不变”或“都有可能”）。
【答案】(1)C
(2)1.5
(3)都有可能
【来源】2025届山东省实验中学高三下学期第一次模拟考试物理试题
【详解】（1）A．为了减小测量误差，入射角应适当大一些，但不能太大，故A错误；
B．插大头针时，应该在同一侧让和的同一条直线上作为入射光线，故B错误；
C．为了减小实验误差，入射角应尽量大些，玻璃砖的宽度也宜大一些，大头针应垂直插在纸面上，且应使大头针、和、之间的距离应适当大些，故C正确；
D．利用“插针法”测定玻璃的折射率时，宽度较大的玻璃砖中光线较长，测量误差较小，所以为了减小误差，应选用宽度大的玻璃砖来测量，故D错误。
故选C。
（2）根据折射定律可知
可得
则与的函数，其斜率的倒数表示折射率，即
（3）红线表示实际的光路图
而黑线是作图时所采用的光路图，可见，入射角没有变化，折射角的测量值偏大，根据折射率公式
可知小星同学测得的折射率与真实值相比偏小；
红线表示实际的光路图
而黑线是作图时所采用的光路图，可见，入射角没有变化，折射角的测量值偏小，根据折射率公式
可知小星同学测得的折射率与真实值相比偏大；
光路如图所示
操作正确，与画玻璃砖形状无关，所以小星同学测得的折射率与真实值相比不变。
由上可知测得的折射率为偏大、偏小和不变都有可能。
在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图甲所示：
(1)关于该实验，下列说法中正确的是________
A．单缝和双缝应当相互平行
B．测量过程中，把5个条纹间距数成6个，会导致波长测量值偏大
C．把毛玻璃屏向远离双缝的方向移动，相邻两亮条纹中心的距离变宽
D．若通过双缝的两列光波到屏上某点的路程差为波长的奇数倍，该点处一定是暗条纹
(2)某同学在用双缝干涉测量光的波长的实验中，已知两缝间的间距为，以某种单色光照射双缝时，在离双缝远的屏上，用测量头测量条纹间的宽度：先将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的读数为；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所示，其读数为 mm。
(3)根据以上实验，测得的这种光的波长等于 nm（结果保留3位有效数字）。
【答案】(1)AC
(2)13.699/13.700/13.701
(3)569
【来源】2025届山东省烟台市高三下学期二模物理试卷
【详解】（1）A．为了获得清晰的干涉条纹，单缝和双缝应当相互平行，故A正确；
B．根据双缝干涉条纹公式
测量过程中，把5个条纹间距数成6个，导致相邻亮条纹间距变小，会导致波长测量值偏小，故B错误；
C．根据双缝干涉条纹公式
可知把毛玻璃屏向远离双缝的方向移动，L变大，相邻两亮条纹中心的距离变宽，故C正确；
D．若通过双缝的两列光波到屏上某点的路程差为波长的奇数倍，由于狭缝作用光源、频率和相位差完全相同，该点处一定是明条纹，故D错误。
故选AC。
（2）根据螺旋测微器的读数规则可知其读数为；
（3）条纹间距
根据双缝干涉条纹公式
联立可得测得的这种光的波长
用半径相等的两个小球验证动量守恒定律，装置如图所示。先安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重垂线所指的位置O。接下来的实验步骤如下：
步骤1：不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上。重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置；
步骤2：把小球2放在斜槽末端边缘位置B点，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞。重复多次，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置；
步骤3：用刻度尺分别测量三个落点的平均位置M、P、N离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度。
(1)对于上述实验操作，下列说法正确的是______；
A．小球1每次必须从斜槽上相同的位置由静止滚下
B．斜槽轨道末端必须水平
C．斜槽轨道必须光滑
(2)上述实验还需要测量的物理量有______。
A．点A、B间的高度差 B．点B离地面的高度
C．小球1和2的质量 D．小球1和2的半径
【答案】(1)AB
(2)C
【来源】2025届北京市朝阳区高三下学期二模物理试卷
【详解】（1）AC．为了保持每次碰撞前瞬间小球1的速度相同，小球1每次必须从斜槽上相同的位置由静止滚下，但斜槽轨道不需要光滑，故A正确，C错误；
B．为了保证小球抛出时的速度处于水平方向，斜槽轨道末端必须水平，故B正确。
故选AB。
（2）设小球1的质量为，小球2的质量为，碰撞前瞬间小球1的速度为，碰撞后瞬间小球1、2的速度分别为、，根据动量守恒可得
由于两小球在空中下落高度相同，所用时间相同，则有
则验证动量守恒的表达式为
可知还需要测量的物理量是小球1和2的质量。
故选C。
在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，小红将的纯油酸配制成的油酸酒精溶液，用注射器测得溶液为80滴。
(1)某次实验，小红把1滴该溶液滴入撒有痱子粉的盛水浅盘，待液面稳定后，呈现出如图甲所示的“锯齿”边沿图样，出现该图样的可能原因是___________；
A．浅盘中装的水量过多 B．油酸酒精溶液滴的过少
C．油酸酒精溶液放置时间过久 D．痱子粉撒得太多，且厚度不均匀
(2)小红调整后再次实验，把1滴该溶液滴入撒有痱子粉的盛水浅盘，待液面稳定后，将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，用彩笔在玻璃板上描出油酸膜的轮廓，其形状如图乙所示，坐标方格中正方形的边长为，则滴入浅盘中的纯油酸体积为 ，由此可估测出油酸分子的直径是 m。
【答案】(1)D
(2)
【来源】2025届河南省郑州市高三下学期第三次质量预测（三模）物理试题
【详解】（1）A．浅盘中装的水量过多，一般不会直接导致出现 “锯齿” 边沿图样，故A错误。
B．油酸酒精溶液滴的过少，只会使形成的油膜面积较小，不会产生 “锯齿” 边沿，故B错误。
C．油酸酒精溶液放置时间过久，可能会使溶液浓度发生变化，但不会直接形成 “锯齿” 边沿，故C错误。
D．痱子粉撒得太多，且厚度不均匀，会使油酸在水面上扩散时受到的阻力不均匀，从而导致呈现出 “锯齿” 边沿图样，故D正确。
故选D。
（2）[1]则滴入浅盘中的纯油酸体积为
[2]由图示油膜可知，油膜所占坐标纸的格数约为70个，油膜的面积为
油分子直径
可见光的波长范围约为，分子直径约为。在中学实验室通过选用恰当的方法，可以测量这样的微小量。下列分别给出两种微小量的测量方法。
(1)通过双缝干涉实验测量单色光的波长，实验装置如图甲所示，其中测量头包括毛玻璃、游标尺、分划板、手轮、目镜等。
①测量某亮条纹位置时，手轮上的示数如图乙所示，其示数为 mm。
②下列可以增加目镜中观察到条纹个数的方法为 。（多选）
A．将单缝向双缝靠近
B．将屏向靠近双缝的方向移动
C．使用间距更大的双缝
D．将实验中的紫光更换为红光
③若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，假设某种单色光的条纹间距为，则该单色光的波长 。
(2)用油膜法估测油酸分子的大小实验，将浓度为的油酸酒精溶液一滴一滴滴入量筒，测出一滴溶液的体积为，向浅盘中倒入适量的水，并向水面均匀地撒入痱子粉，把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油酸膜的轮廓，如图丙所示，数出形成的油膜占据了115个方格，坐标纸中正方形方格的边长为1cm，则估测出油酸分丙子的直径为 m。（计算结果保留2位有效数字）
【答案】(1) 4.485/4.486/4.487/4.488 BC
(2)
【来源】2025届河北省沧州市沧县中学高三下学期模拟预测物理试题
【详解】（1）①[1]螺旋测微器的固定刻度读数为4mm，可动刻度的读数为，测量值为
②[2]由公式，可知条纹间距与双缝间距、双缝到屏的距离和光的波长有关，所以若想增加从目镜中观察到的条纹个数，就要减小条纹宽度，则可通过减小双缝到屏的距离、增大双缝间距、选用波长较短的光来实现，将单缝向双缝靠近对条纹间距无影响，将实验中的紫光更换为红光波长变大，则BC正确。
故选BC。
③[3]根据条纹间距公式
可计算单色光的波长
（2）油酸分子直径
做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验。
(1)下列实验步骤的正确顺序是______（填写实验步骤前的序号）。
A．往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上
B．用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定
C．将画有油酸膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油酸膜的面积，根据油酸的体积和油酸膜的面积计算出油酸分子直径的大小
D．用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积，再根据油酸酒精溶液的浓度计算出油酸的体积
E．将玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上
(2)该实验体体现了理想化模型的思想，实验中我们的理想假设有_______。
A．把油酸分子视为球形 B．油酸在水面上充分散开形成单分子油膜
C．油酸分子是紧挨着的没有空隙 D．油酸不溶于水
(3)实验中，体积为的所用油酸酒精溶液中纯油酸的体积为，用注射器和量筒测得滴上述溶液的体积为，把一滴该溶液滴入盛水的撒有痱子粉的浅盘中，待水面稳定后，得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中每个小正方形的边长为，则油酸薄膜的面积 ；可求得油酸分子的直径为 （用、、、、表示）。
(4)某同学实验中最终得到的油酸分子直径数据偏大，可能是因为________。
A．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格
B．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开
C．用注射器和量筒测体积溶液滴数时多记录了几滴
D．油酸酒精溶液浓度计算值低于实际值
【答案】(1)DABEC
(2)ABC
(3) 70a2
(4)AB
【来源】2025届河北省高三下学期二模物理试题
【详解】（1）用“用油膜法估测分子的大小”的实验步骤为：配制油酸酒精溶液→测定一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积→准备浅水盘→形成油膜→描绘油膜边缘→测量油膜面积→计算分子直径。故操作先后顺序排列为DABEC；
（2）A．把油酸分子看成球形为理想假设，故A正确；
B．让油膜尽可能散开，形成单分子层为理想假设，故B正确。
C．油酸分子是紧挨着的没有空隙，不考虑分子间空隙为理想假设，故C正确；
D．油酸本身不溶于水，不是理想假设，故D错误；
故选ABC。
（3）[1]将大于二分之一的格子视为一个格，舍掉小于二分之一的格子，则油酸薄膜的面积70a2
[2]一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积
可求得油酸分子的直径为
（4）某同学实验中最终得到的油酸分子直径数据偏大，根据
A．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，则S偏小，则测得的d偏大，选项A正确；
B．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开，则S偏小，则测得的d偏大，选项B正确；
C．用注射器和量筒测体积溶液滴数时多记录了几滴，则V偏小，则测得的d偏小，选项C错误；
D．油酸酒精溶液浓度计算值低于实际值，则V偏小，则测得的d偏小，选项D错误。
故选AB。
利用如图甲装置做“探究气体等温变化的规律”实验。主要实验步骤如下：
①将压力表的指针校准到0Pa；
②在柱塞上均匀涂抹润滑油，然后将柱塞移至注射器适当刻度处；
③将橡胶套套在注射器下端的开口处，它和柱塞一起把一段空气柱封闭；
④缓慢推动柱塞，记录多组注射器内气体的体积V及相应的压力表示数p。
(1)请指出以上哪些步骤中存在不妥之处： （填写序号）；
(2)甲同学按正确步骤进行了实验，下表为记录的部分实验数据，其中有一次记录的实验数据错误，错误的是 （填对应的实验序号）；
实验序号 1 2 3 4
封闭空气柱长度L/cm 3.50 3.00 2.80 2.50
封闭空气柱压强p/（×105Pa） 1.01 1.17 1.26 1.70
(3)该同学重新按正确步骤进行实验，根据实验所采集数据绘制了图像，如图乙所示，出现这种情况的可能原因是 （写出一种原因即可）。
【答案】(1)①
(2)4
(3)实验过程中有漏气现象或者环境温度降低
【来源】2025届河北省石家庄市普通高中高三下学期教学质量检测（三）物理试卷
【详解】（1）第①步应将压力表的指针校准到1.0×105Pa；
（2）若实验数据无误，则每组数据的pL乘积应该近似相等，由表中数据可知，前3组数据pL乘积约为3.5×105 cm Pa，但第4组数据4.3×105 cm Pa，可知第4组数据有误；
（3）根据（C与气体的质量有关）
可知因图像末端斜率减小，可知其原因可能是气体质量减小，由漏气现象，或者环境温度降低。
某小组同学利用“插针法”测定玻璃的折射率。在完成了光路图以后，以O点为圆心，OA为半径画圆，交延长线于C点，过A点和C点作垂直法线的直线，与法线的交点分别为B点和D点，如图所示。用刻度尺测得AB的长度为，CD的长度为，则玻璃的折射率 。
【答案】
【来源】2025届北京市朝阳区高三下学期二模物理试卷
【详解】设光线在O点的入射角为，折射角为，所画圆的半径为，根据几何关系可得，
则玻璃的折射率为
联立可得
(1)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中（实验装置如图），下列说法正确的是（　　）
A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝
B．测量某条干涉亮条纹位置时，应使分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐
C．为了减小测量误差，可用测量头测出n条亮条纹间的距离a，求出相邻两条亮条纹间距
D．某同学用黄光作为入射光，为了增大干涉条纹的间距，可以采用的方法是改用蓝光作为入射光
(2)已知双缝到光屏之间的距离，双缝之间的距离，单缝到双缝之间的距离，某同学在用测量头测量时，调整手轮，在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准A亮条纹的中心，然后他继续转动，使分划板中心刻线对准B亮条纹的中心，前后两次游标卡尺的读数如图所示，A位置读数为 mm。则入射光的波长 m（结果保留两位有效数字）。
【答案】(1)BC
(2) 11.1 6.4×10-7
【来源】2025届辽宁省重点中学协作校高三下学期二模物理试题
【详解】（1）A．实验时，调节光源的高度和角度，让光源中心位于遮光筒的中心轴线上，使它发出的光束沿着遮光筒的轴线把屏照亮，然后放好单缝和双缝，故A错误；
B．实验中，测量某条干涉亮条纹位置时，应使分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐，故B正确；
C．为了减小测量误差，可用测量头测出n条亮条纹间的距离a，然后求出相邻两条亮条纹间距
故C正确；
D．根据
某同学用黄光作为入射光，为了增大干涉条纹的间距，可以增大入射光的波长，由于蓝光的波长小于黄光的波长，可知，不能够改用蓝光作为入射光，故D错误。
故选BC。
（2）[1]根据游标卡尺的读数规律，A位置读数为
[2]根据游标卡尺的读数规律，B位置读数为
则相邻明条纹中心之间的间距
根据
解得
利用图甲装置验证动量守恒定律，将钢球用细线悬挂于点，钢球放在离地面高度为的支柱上，点到球球心的距离为。将球拉至悬线与竖直线夹角为，由静止释放后摆到最低点时恰与球正碰，碰撞后球运动到竖直线夹角处，球落到地面上，测出球的水平位移，当地重力加速度为。
(1)改变角的大小，多次实验，发现钢球、碰撞过程不仅动量守恒，机械能也守恒，得到的关系图线如图乙，则钢球、的质量之比 。（保留2位有效数字）
(2)若在钢球的被碰位置贴一小块棉布，依然将球拉至悬线与竖直线夹角为由静止释放，增大的物理量是（　　）
A．碰后球的水平位移
B．碰后再次到达最高点的夹角
C．碰撞过程中系统的总动量
D．碰撞过程中系统动能的损失
(3)某同学观察到，在台球桌面上，台球以初速度和静止的球发生斜碰时，碰后两球的速度方向将不在同一直线上，如图乙所示。已知两球大小相同，质量相等，若两球碰撞过程无能量损失，碰后两球速度方向与初速度的夹角分别为和，则和满足的关系为 。
【答案】(1)3.0
(2)BD
(3)
【来源】2025届湖南省长沙市湖南师范大学附属中学高三下学期一模物理试卷
【详解】（1）选取向左为正方向，碰撞过程中动量守恒和机械能守恒，则有，
联立解得
当时，，则
由乙图可知，时，有
做平抛运动，则
代入数据得
联立可得
（2）AB．碰撞过程中，动量守恒，两球作用的时间变长，球获得的速度变小，则碰撞后球水平位移减小，球碰后速度较之前变大，则碰后夹角变大，
故A错误，B正确；
C．若在钢球的被碰位置贴一小块棉布，依然将球拉至悬线与竖直线夹角为由静止释放，碰撞过程中，动量守恒，碰撞过程中系统总动量不变，故C错误；
D．贴一小块棉布后，碰撞过程中，动量守恒，碰撞过程中系统总动量不变，系统动能损失变大，故D正确。
故选BD。
（3）设两球的质量均为，在方向与垂直方向上由动量守恒定律可得，
又由能量守恒得
结合以上三式可得
即
如图甲所示，某同学利用水平放置的气垫导轨验证动量守恒定律。光电门1、2固定在导轨上，两质量分别为和的滑块（上有相同挡光片且挡光片质量忽略不计）分别从两光电门的外侧以一定的初速度运动，在两光电门中间的某位置迎面相撞后粘在一起运动。
(1)该同学利用游标卡尺测量挡光片的宽度d，其示数如图乙，则d= cm。
(2)实验测得碰前滑块A上挡光片经过光电门1的挡光时间为0.03s，滑块B上挡光片经过光电门2的挡光时间为0.045s，则碰前滑块A、B的速度大小分别为 m/s。（结果保留2位有效数字）
(3)实验发现碰后两滑块一起向右运动，且滑块B上的挡光片经过光电门2的挡光时间为0.107s，若相对误差时说明碰撞过程动量守恒（p＇为碰后系统的动量，p为碰前系统的动量），以上实验可验证两滑块组成的系统在误差允许范围内动量 （选填“守恒”或“不守恒”）。
【答案】(1)0.450
(2) 0.15 0.10
(3)守恒
【来源】2025届河南省郑州市第七高级中学高三下学期模拟考试物理试卷
【详解】（1）由游标卡尺的读数规则可知，挡光片的宽度d=4mm+0.05mm×10=0.450cm
（2）[1]碰前A的速度大小为
[2]B的速度大小为
（3）以向右的方向为正，则碰前两滑块的总动量为
由题意可知碰后两滑块经过光电门2的速度大小为
故碰后两滑块的总动量为
相对误差为
故可验证该碰撞过程在误差允许范围内动量守恒。
(1)两组同学利用不同的实验器材进行碰撞的实验研究。
第一组同学利用气垫导轨通过频闪照相进行“探究碰撞中的不变量”这一实验。
①若要求碰撞动能损失最小则应选下图中的 （填“甲”或“乙”）（甲图两滑块分别装有弹性圈，乙图两滑块分别装有撞针和橡皮泥）；
第二组同学采用下图所示装置进行“验证动量守恒定律”实验，在水平槽末端与水平面间放置了一个斜面，斜面的顶点与水平槽等高且无缝连接，使入射小球从斜槽上S点由静止滚下，落点为P ′ ，放上被碰小球后，入射小球和被碰小球在斜面上的落点分别为M ′、N ′。已知入射小球质量为m1 ，被碰小球质量为m2 ，用刻度尺测量斜面顶点到M ′、P ′、N ′三点的距离分别为l1、l2、l3。
②关于本实验条件的叙述，下列说法正确的是 ；
A．斜面与水平槽必须光滑
B．该实验不需要秒表计时
C．两小球的质量应满足m1>m2
D．必须测量水平槽末端的高度
③则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为 （用所测物理量的字母表示）。
(2)①某同学使用多用电表欧姆挡粗测待测电阻Rx的阻值。某次测量时，多用电表表盘指针如图所示。已知他选用欧姆挡的倍率为“×10”，则Rx的测量值为 Ω。
②该同学使用如图所示的电路，进一步测量待测电阻Rx的阻值。某次实验，电流表的示数为I，电压表的示数为U，则电阻Rx的测量值为 。若不考虑偶然误差，该测量值与Rx的真实值相比 （选填“偏小”、“偏大”或“相等”）。
【答案】(1) 甲 BC
(2) 60 偏大
【来源】2025届天津市部分区高三下学期一模物理试卷
【详解】（1）①[1]乙图中由于装有撞针和橡皮泥，则两滑块相碰时成为一体，机械能的损失最大，甲图中采用弹性圈，二者碰后即分离，机械能损失最小，若要求碰撞动能损失最小则应选图中的甲。
②[2]A．实验验证的是碰撞过程系统动量是否守恒，研究碰撞过程，斜面与水平槽不必光滑，故A错误；
BD．实验中，碰撞后小球做平抛运动，测出小球位移，应用运动学公式可以求出小球的速度，该实验不需要秒表计时，也不需要测量水平槽末端的高度，故B正确；D错误；
C．为防止碰撞后入射球反弹，两小球的质量应满足m1>m2，故C正确。
故选BC。
③[3]小球离开斜面后做平抛运动，设斜面的倾角为，小球做平抛运动的位移为l，则有，
联立，解得
碰撞前入射小球的速度
碰撞后入射小球的速度
碰撞后被碰小球的速度
两球碰撞过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律可得
整理，可得
（2）①[1]根据欧姆表的读数原理，可知Rx的测量值为
②[2]根据欧姆定律，可得电阻Rx的测量值为
[3]实验误差来源于电流表的分压，待测电阻两端电压
待测电阻的真实值
若不考虑偶然误差，该测量值与Rx的真实值相比偏大。
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