秘籍13 力学与其他实验
【解密高考】
【题型一】纸带类实验
【题型二】弹簧、橡皮条类实验
【题型三】力学创新实验
【题型四】光学实验
【题型五】热学实验
【误区点拨】
易错点：实验分析
梳理实验知识框架：分别以力学、光学、热学实验为分支，构建系统的实验知识框架。将每个实验的实验目的、实验原理、实验器材、实验步骤、数据处理方法、误差分析等知识点串联起来，明确各知识点之间的逻辑联系。
深化实验原理理解：通过实际操作实验、观看实验视频或模拟实验，深入理解力学、光学热学实验的基本原理。例如，亲自操作验证牛顿第二定律实验，感受控制变量法的应用，理解平衡摩擦力的重要性；通过观察光的干涉实验现象，深入理解干涉条纹形成的原理和干涉条纹间距公式的推导过程。
强化实验操作记忆：牢记力学、光学热学实验的操作要点和注意事项。可以通过制作实验操作手册，将每个实验的关键操作步骤和易错点记录下来，随时复习。例如，在测定玻璃折射率实验中，要记住玻璃砖的正确放置方法、大头针的插法以及如何准确测量入射角和折射角；在验证气体实验定律实验中，要注意保持气体质量不变、温度不变或体积不变的操作方法。
明确实验目的：拿到题目后，首先要明确实验目的，根据实验目的确定实验原理和实验方法。
合理选择器材：根据实验原理和实验步骤，合理选择实验器材。要考虑器材的精度、量程以及是否符合实验要求等因素。
规范书写步骤：在描述实验步骤时，要规范、清晰、有条理。按照实验操作的先后顺序，详细描述每个步骤的具体操作方法和注意事项。
全面分析误差：在对实验结果进行分析时，要全面考虑实验误差来源，并提出减小误差的方法。例如，在力学实验中，误差可能来源于摩擦力、空气阻力、测量仪器的精度等；在光学实验中，误差可能来源于光的反射、折射损失、测量角度的误差等。
【题型一】纸带类实验
1．纸带的三大应用
(1)利用逐差法求解平均加速度(如图)
a1＝，a2＝，a3＝ a＝
(2)利用平均速度求瞬时速度：vn＋1＝
(3)利用速度—时间图象求加速度．
2．光电门的应用
(1)求瞬时速度：把遮光条(宽度为d)通过光电门的时间Δt内的平均速度看做遮光条经过光电门的瞬时速度，即v＝.
(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＝.
某同学用图甲所示装置做“测定当地重力加速度”实验，已知打点计时器所接交流电源上标有“220V 50Hz”。
(1)以下实验操作正确的是________（多选）。
A．重物最好选用密度较大，体积较小的
B．打点计时器的两个限位孔应在同一竖直线上
C．实验前，手应提住纸带上端，使纸带竖直
D．实验时，先放开纸带，再接通打点计时器的电源
(2)进行正确实验操作后，纸带上打出图乙所示的一系列点。点、、、、是连续打出的5个点，两个相邻点的间距分别为、、、，则打下点时重物的速度大小为 ，当地重力加速度大小为 。（结果均保留3位有效数字）
(3)不计其他影响，若电源实际频率小于50Hz，则所测重力加速度 ，若电源电压小于220V，则所测重力加速度 。（均填“偏大”“偏小”或“不变”）
(4)用图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”实验时， （填“需要”或“不需要”）用到天平。
【答案】(1)ABC
(2) 2.07 9.75
(3) 偏大 不变
(4)不需要
【来源】2025年浙江省普通高校招生选考科目考试物理测评卷（二）
【详解】（1）A．重物最好选用密度较大、体积较小的，以减小空气阻力的影响，A正确。
B．为减小摩擦阻力，打点计时器的两个限位孔应在同一竖直线上，B正确。
C．实验前，手应提住纸带上端，并使纸带竖直，减小纸带与打点计时器限位孔之间的摩擦，C正确。
D．实验时，应先接通电源，等打点计时器打点稳定后再释放纸带，D错误。
故选ABC。
（2）[1]某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度
[2]根据逐差法可得重物加速度大小为
（3）[1][2]不计其他影响，若电源实际频率小于50Hz，则计算加速度所用时间间隔偏小，所测重力加速度偏大；电源电压对打点频率没有影响，对所测重力加速度没有影响。
（4）用图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”实验时，若在误差允许范围内有
即
则能够验证机械能守恒定律成立，故实验中不需要测量重物的质量，不需要用到天平。
(1)图（a）所示为“验证机械能守恒定律”实验所需要的部分实验器材，还必需的实验器材是（ ）。
A．天平 B．秒表 C．刻度尺 D．弹簧秤
(2)电磁打点计时器接学生电源时，应该接图（b）中的 （选填“直流”或“50Hz交流”）输出端。
(3)某学生开始时的操作如图（c）所示，指出不妥的地方（至少两个）。
① ；
② 。
(4)该学生正确进行实验，得到如图（d）所示的纸带，图中“0、1、2、9、10、11”为打出的计时点，计时点10对应的读数为 cm，打下此点时纸带的速度为 （结果保留3位有效数字）。
(5)纸带上“0”与“1”、“1”与“2”、“9”与“10”、“10”与“11”间的距离分别为、、、，“1”与“10”间的距离为，打点计时器的打点周期为，重力加速度为，则从“1”到“10”的过程验证机械能守恒定律的表达式为 （用题给字母表示）。
【答案】(1)C
(2)50Hz交流
(3) 纸带未在竖直方向拉直且手应该拉在纸带的上端 重物下方未留够下落空间
(4) 34.00 2.68
(5)
【来源】2025年浙江省普通高校招生选考科目考试物理测评卷（三）
【详解】（1）C．实验中还需要用刻度尺测量纸带上点间距离，故C正确。
B．器材中有打点计时器，故不需要秒表，故B错误。
AD．验证机械能守恒定律的原理是，两边的质量可以约去，故不需要天平和弹簧秤来测质量，故AD错误。
故选C。
（2）电磁打点计时器需要用交流电源，故应接50Hz交流输出端。
（3）[1]纸带未在竖直方向拉直且手应该拉在纸带的上端
[2]重物下方未留足够的下落空间
（4）[1]根据刻度尺读数规则，图中读数为34.00cm；
[2]计时点10对应的瞬时速度即计时点9到计时点11间的平均速度，。
（5）[1]“1”到“10”的过程重力势能减少量为，动能增加量为
故从“1”到“10”的过程验证机械能守恒定律的表达式为
某同学做“探究质量一定时，加速度与力的关系”实验，实验装置如图（a）所示。
(1)下列实验操作正确的是_______。
A．先释放小车后打开电源
B．调节滑轮高度使细线与长木板平行
C．补偿阻力时小车不连接纸带
(2)某次实验中保持小车的质量不变，改变槽码的质量，得到加速度与槽码质量的关系如图（b）所示，由图像可得小车的加速度与所挂槽码的质量成 （填“线性”或“非线性”）关系，造成这一关系的原因是 。
(3)某同学在实验中用打点计时器记录了被小车拖动纸带的情况，在纸带上每5个点取一个计数点，如图（c）所示。交流电源的频率为50Hz。根据纸带上的数据可以求出打点计时器打下计数点时小车的速度为 ，小车的加速度大小为 。（保留2位有效数字）
(4)若某次实验中实际使用的交流电频率为51Hz，但同学仍按照50Hz进行数据处理，那么加速度的测量值与实际值相比 （选填“偏大”“偏小”或“不变”），该误差属于 （选填“系统”或“偶然”）误差。
【答案】(1)B
(2) 非线性 槽码的质量没有远小于小车的质量
(3) 0.23 0.50
(4) 偏小 系统
【来源】2025年浙江省普通高校招生选考科目考试物理测评卷（七）
【详解】（1）A．应该先接通电源再释放小车，A错误；
B．应调节滑轮高度使细线与长木板平行，B正确；
C．补偿阻力时小车不挂槽码，但是需要连接纸带，C错误。
故选B。
（2）[1][2]由图像可知小车的加速度与所挂槽码的质量成非线性关系；造成这一关系的原因是槽码的质量没有远小于小车的质量，随之槽码质量的增加，系统的加速度逐渐变大，槽码越来越失重，则小车的牵引力逐渐变小，则加速度减小，图线向下弯曲。
（3）[1]打下计数点时小车的速度为
[2]小车的加速度
（4）[1][2]进行数据处理时用的频率偏小，所以偏大，根据上述分析可得加速度的测量值与实际值相比偏小。由电源频率引起的误差为系统误差。
【题型二】弹簧、橡皮条类实验
利用如图甲的实验装置“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”。
(1)图乙是实验得到纸带的一部分，每相邻两计数点间有四个点未画出。相邻计数点的间距已在图中给出。打点计时器电源频率为，则小车的加速度大小为 （结果保留3位有效数字）。
(2)实验得到的理想图像应是一条过原点的直线，但由于实验误差影响，常出现如图丙所示的①、②、③三种情况．下列说法正确的是______________
A．图线①的产生原因是小车的质量太大
B．图线②的产生原因是平衡摩擦力时长木板的倾角过大
C．图线③的产生原因是小车的质量太小
(3)实验小组的同学觉得用图甲装置测量加速度较大时系统误差较大，所以大胆创新，选用图丁所示器材进行实验，测量小车质量M，所用交流电频率为，共5个槽码，每个槽码的质量均为．实验步骤如下：i．安装好实验器材，跨过定滑轮的细线一端连接在小车上，另一端悬挂着5个槽码．调整轨道的倾角，用手轻拨小车，直到打点计时器在纸带上打出一系列等间距的点；ii．保持轨道倾角不变，取下1个槽码（即细线下端悬挂4个槽码），让小车拖着纸带沿轨道下滑，根据纸带上打的点迹测出加速度a；iii．逐个减少细线下端悬挂的槽码数量，重复步骤ii；iv。以取下槽码的总个数的倒数为横坐标，为纵坐标，在坐标纸上作出关系图线。测得关系图线的斜率为，则小车质量 （计算结果保留两位有效数字）。
【答案】(1)2.86
(2)B
(3)0.20
【来源】2025届浙江省新阵地教育联盟高三下学期第二次联考物理试题
【详解】（1）相邻计数点之间的时间间隔
根据逐差法可得小车的加速度
（2）A．图线①的产生原因是，砝码盘和砝码的总质量增大到一定程度后不再满足砝码盘和砝码的总质量远小于小车质量，是由于小车质量太小造成的，A错误；
B．图线②说明时小车就有加速度，其产生原因是平衡摩擦力时长木板的倾角过大，B正确；
C．图线③说明F增大到一定程度小车才开始有加速度，其产生原因是平衡摩擦力时长木板的倾角偏小或未平衡摩擦力，C错误。
故选B。
（3）对小车和槽码根据牛顿第二定律分别有，
两式联立，求得
由的关系式可知，关系图线的斜率
解得
(1)在下列实验中，必须用到天平的实验是______。
A．“探究加速度与力、质量的关系”
B．“验证机械能守恒定律”
C．“用单摆测量重力加速度的大小”
D．“探究小车速度随时间变化的规律”
(2)如图所示为“探究两个互成角度的力的合成规律”实验。
下列操作或现象会增大实验误差的是（ ）
A．弹簧测力计的拉杆与塑料外壳有摩擦
B．弹簧测力计的塑料外壳与木板有摩擦
C．弹簧测力计、细绳、橡皮筋未与木板平行
D．将细绳换成细橡皮筋
(3)某同学在家中用三根相同的橡皮筋（遵循胡克定律）代替弹簧测力计来探究该实验，如图3所示，三根橡皮筋在O点相互连接，拉长后三个端点用图钉固定在A、B、C三点。下列说法正确的是( )
A．每次实验时结点O的位置必须一样
B．不用测出橡皮筋上力的大小也能完成实验
C．必须要知道橡皮筋的劲度系数才能完成实验
D．可以选取三个橡皮筋中的任意两个拉力作为分力进行探究
【答案】(1)A
(2)AC
(3)BD
【来源】2025届浙江省温州市高三下学期二模物理试题
【详解】（1）A．“探究加速度与力、质量的关系” 实验中，需要测量物体的质量，所以必须用到天平，故A正确；
B．“验证机械能守恒定律”，验证的是动能的增加量和重力势能的减少量是否相等，表达式中质量可以约掉，不需要测量质量，不用天平，故B错误；
C．“用单摆测量重力加速度的大小”，根据单摆周期公式
只需测量摆长和周期，不需要测量质量，不用天平，故C错误；
D．“探究小车速度随时间变化的规律”，主要测量小车的位移和时间，不需要测量质量，不用天平，故D错误。
故选A。
（2）A．弹簧测力计的拉杆与塑料外壳有摩擦，会导致弹簧测力计示数不能准确反映拉力大小，增大实验误差，故A正确；
B．弹簧测力计的塑料外壳与木板有摩擦，因为拉力是通过挂钩测量的，外壳与木板的摩擦不影响测量拉力的大小，不会增大实验误差，故B错误；
C．弹簧测力计、细绳、橡皮筋未与木板平行，会使拉力在垂直木板方向有分力，导致测量的拉力不准确，增大实验误差，故C正确；
D．将细绳换成细橡皮筋，只要能准确记录拉力的方向，对实验结果没有影响，不会增大实验误差，故D错误。
故选AC。
（3）A．该实验是探究三根橡皮筋拉力的关系，不需要每次实验时结点O的位置都一样，故A错误；
B．因为三根橡皮筋遵循胡克定律，根据
k相同，所以可以用橡皮筋的伸长量或伸长后的长度来表示力的大小，不用测出橡皮筋上力的具体大小也能完成实验，故B正确；
C．由 B 选项的分析可知，用橡皮筋的伸长量或伸长后的长度来表示力的大小，不需要知道橡皮筋的劲度系数，故C错误；
D．三个力中，任意两个力都可以看做分力，另一个力看做这两个力的合力，所以可以选取三个橡皮筋中的任意两个拉力做为分力进行探究，故D正确。
故选BD。
在做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验时
(1)在水平放置的情况下对两个弹簧测力计进行校零，对拉时示数相等，然后在竖直平面内进行实验，如图1，则拉力的测量值 （“偏大”、“偏小”）。
(2)在水平桌面上做实验时，如图2，先用两个弹簧测力计把橡皮筋拉到一定长度，记下 ，同时记下、的大小和方向。再用一个弹簧测力计拉橡皮筋，把结点拉到O点时，弹簧测力计的示数如图3所示，读数为 N。
(3)以下操作有利于提高本实验精度的是______；（单选）
A．记录细线方向时两点的距离远一点
B．与的夹角尽可能大一些
C．作力的图示时，选用的标度适当的小一点
(4)该兴趣小组通过多次实验得到多组实验数据，肯定有误的是______。（多选）
A． B．
C． D．
【答案】(1)偏大
(2) 结点位置O 2.13N
(3)A
(4)BC
【来源】2024届浙江省精诚联盟高三下学期三模物理试题
【详解】（1）在竖直平面内进行实验，弹簧自身的重力造成拉力测量值偏大。
（2）[1]在水平桌面上做实验时，如图2，先用两个弹簧测力计把橡皮筋拉到一定长度，记下结点位置O，同时记下、的大小和方向。
[2]再用一个弹簧测力计拉橡皮筋，把结点拉到O点时，弹簧测力计的最小分度为0.1N，读数时需要估读到下一位，读数为2.13N。
（3）A．记录细线方向时两点的距离远一点，可以减小实验误差。故A正确；
B．与的夹角适量即可，不能太大或太小。故B错误；
C．作力的图示时，选用的标度适当的大一点，可以减小标度产生的误差的平均值。故C错误。
故选A。
（4）根据二力合成的合力范围
可知AD选项符合二力合成的规则，BC不符合二力合成的规则。
故选BC。
【题型三】力学创新实验
1．创新型实验的特点
(1)以基本的力学模型为载体，依托运动学规律和力学定律设计实验．
(2)将实验的基本方法——控制变量法，处理数据的基本方法——图象法、逐差法，融入到实验的综合分析之中．
2．创新型实验的处理
(1)根据题目情景，抽象出相应的力学模型、运动过程，根据相应规律列出关系式，从而明确实验的理论依据．
(2)应用原理公式或图象法处理实验数据，结合物体实际受力情况和理论受力情况对结果进行分析．
图甲和图乙分别是用打点计时器和用气垫导轨跟光电计时器来完成“验证机械能守恒定律实验”的两种方案。
(1)关于两种实验方案，下列说法正确的是______。
A．甲方案中，在纸带上选取计数点时应间隔若干个点取一个计数点
B．甲方案中，进行数据处理时要用到多条打上点的纸带进行测量
C．乙方案中，挡光条的宽度对实验误差会产生影响
D．乙方案中，拉动滑块的细绳与导轨是否平行不影响机械能守恒，细绳与导轨可不平行
(2)用甲方案进行实验时，打出的纸带可能是下列a、b两图中的 图。
(3)乙方案中，挡光条宽度为d，砝码和砝码盘的总质量为m，滑块的质量为M，两光电门间距为x。导轨调成水平，滑块在细绳拉动下经过1、2两光电门时，挡光条的挡光时间分别为、。为验证机械能守恒，需要满足的关系式为 （用题中字母表示）。
【答案】(1)C
(2)b
(3)
【来源】2025届浙江省五校联盟高三上学期模拟预测物理试题
【详解】（1）A．选取计数点，一般间隔4个计时点取一个计数点，可以减小测量的误差，故A错误；
B．在实验数据处理中，要从几条打上点的纸带中挑选第一、二两点间的距离接近2mm，并且点迹清晰的纸带进行测量，故B错误；
C．乙方案中，根据
可知为减小误差可以减小挡光条的宽度和增大两光电门中心间的距离x，所以挡光条的宽度对实验误差会产生影响，故C正确；
D．乙方案中，拉动滑块的细绳与导轨要保持平行，否则会造成滑块与砝码二者速度不等，故D错误。
故选C。
（2）甲方案中重物做自由落体运动，最初的0.02s内的位移应小于2mm，故符合规律的对应纸带应选b。
（3）由于光电门的宽度d很小，所以用短时间内的平均速度代替瞬时速度，滑块通过光电门1速度为
滑块通过光电门2速度为
若系统重力势能的减小量等于系统动能的增加量，则满足机械能守恒定律，即为验证机械能守恒，需要满足的关系式为
(1)在“探究变压器原、副线圈电压与匝数关系”的实验中，下列说法正确的是___________。
A．若去掉铁芯，实验结果不会受到影响
B．为保证实验安全，原线圈应接低压直流电源
C．交变电流产生的磁场对铁芯有力的作用，可能使铁芯振动发出“嗡嗡”声
(2)某同学在完成上述实验后，采用如图所示的电路测量变压器原线圈的电阻（阻值较小），为保证电路中各元件安全，实验结束时，首先进行的操作是___________。
A．断开导线A B．断开开关 C．取下电池
(3)下列说法正确的是___________
A．图甲“验证动量守恒定律”实验中，斜槽轨道必须光滑且其末端水平
B．图乙“验证机械能守恒定律”实验中，应先接通打点计时器的电源，再释放重物
C．图丙“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，先滴入油酸酒精溶液，再撒入痱子粉
D．图丁“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中，把滤光片由红色换成绿色，可增加目镜中观察到的亮条纹个数
【答案】(1)C
(2)A
(3)BD
【来源】2025届浙江省温州市高三上学期一模（11月）物理试题
【详解】（1）A．在理想变压器中铁芯的作用是减小磁场的损失，若去掉铁芯，实验结果会受到影响。故A错误；
B．为保证实验安全，原线圈应接低压交流电源。故B错误；
C．交变电流产生的磁场，使变压器铁芯硅钢片产生涡电流，导致变压器振动而发出声音，正常情况下这种声音是清晰而有规律的，但若螺丝没有拧紧，变压器就会发出明显的“嗡嗡”低鸣声。故C正确。
故选C。
（2）当通过线圈的电流急剧减小时，会产生较大自感电动势，阻碍电流的减小，所以在实验结束时，应先把并联在线圈上的电压表从电路中断开，否则断开开关瞬间会产生大电压烧毁电表，故应先断开导线A。
故选A。
（3）A．图甲“验证动量守恒定律”实验中，斜槽轨道没有必要必须光滑，只需保证小球从同一位置静止释放即可，但其末端必须水平，以保证小球在空中做平抛运动。故A错误；
B．图乙“验证机械能守恒定律”实验中，应先接通打点计时器的电源，再释放重物。故B正确；
C．图丙“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，先撒入痱子粉，再滴入油酸酒精溶液。故C错误；
D．图丁“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中，把滤光片由红色换成绿色，入射光的波长变短，根据
可知相邻条纹间距减小，增加了目镜中观察到的亮条纹个数。故D正确。
故选BD。
“用DIS探究加速度a与小车质量M的关系”的实验中，装置如图（a）所示。
(1)实验通过改变钩码的个数来改变对小车的拉力，通过增加或减少小车上的 来改变小车的总质量，通过位移传感器测得小车的图像，通过图像的 （填“斜率”或“纵坐标轴截距”或“横坐标轴截距”）得到小车的加速度。
(2)（单选）图（b）为小车所受作用力不变时实验所得的图像，从图像上可以看到直线不过原点，其原因可能是 。
A．钩码质量过大
B．轨道倾斜，轨道右端偏低
C．小车总质量过大
D．小车与轨道间的摩擦太小
(3)实验中小车在拉力作用下向左加速运动。请判断钩码受到的合力方向，并进一步判断小车受到的拉力是否等于砝码的重力 。
A．砝码受到合力向上，拉力大于砝码重力
B．砝码受到合力向上，拉力小于砝码重力
C．砝码受到合力向下，拉力大于砝码重力
D．砝码受到合力向下，拉力小于砝码重力
【答案】(1) 配重片 斜率
(2)B
(3)D
【来源】2025年浙江选考仿真模拟卷（五）-2025年高中物理二轮复习解密（浙江选考专用）
【详解】（1）[1][2]通过改变小车上的配重片来改变小车的质量；通过位移传感器测得小车的图像，通过图像的斜率等于小车的加速度。
（2）由图（b）所示图像，从图像上可以看到直线不过原点，在横轴上有截距，这是由于轨道倾斜，轨道右端偏低或者小车与轨道间的摩擦偏大造成的，故B正确，ACD错误。
故选B。
（3）砝码受重力和绳子拉力作用向下加速，设砝码运动的加速度的大小为a，受合力向下，取竖直向下为正方向，根据牛顿第二定律
得
故ABC错误，D正确。
故选D。
【题型四】光学实验
一、双缝干涉测量光的波长
1．将光源、透镜、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，使光源灯丝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，两者间距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．
6．使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1，将该条纹记为第1条亮条纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中心，记下此时手轮上的读数a2，将该条纹记为第n条亮条纹，两条纹间距为a＝|a2－a1|，则相邻两条亮条纹间的距离Δx＝＝.
7．测量头在使用时应使中心刻线对应着亮(暗)条纹的中心.
二、折射率的测定
装置图：
1.原理：n=
2.操作步骤
(I)在桌面上铺一张白纸，把玻璃砖放在纸上，描出玻璃砖的两个边a和a'。
(2)在玻璃砖的一侧插两个大头针A、B,AB的延长线与直线α的交点就是O,眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，此时再插入第三个大头针C,使它把A、B都挡住，再插第四个大头针D,使它把前三个大头针都挡住。
(3)取下玻璃砖，把AB、CD用直线连接起来，分别交直线a、a'于O、O',再连接OO',用量角器得出入射角和折射角，如图甲所示，代入公式计算出玻璃的折射率。
3也可以作单位圆，如图乙所示，测量EF和GH的长度，用公式n=得出玻璃的折射率。
某同学在学习了“用双缝干涉测量光的波长”实验后，自制了一套双缝干涉演示仪（图1），所用单缝的缝宽可调（图2），并用电子显微镜头代替光屏，通过计算机呈现实验现象。
(1)若调节单缝的宽度由图2所示逐渐变窄，下列说法正确的是（ ）。
A．当单缝宽度较宽时，无法观察到清晰的条纹
B．当单缝宽度较窄时，随着缝宽变窄，条纹间距逐渐变大
(2)已知双缝间的距离为d，光源与单缝的距离为，单缝与双缝的距离为，双缝到电子显微镜头的距离为，计算机显示图样中相邻两条亮条纹间的距离为，显示图样的放大倍数为k，则对应的光波波长为 （用题中所给物理量符号表示）。
【答案】(1)A
(2)
【来源】2025届浙江省温州市高三下学期二模物理试题
【详解】（1）A．在双缝干涉实验中，单缝的作用是获得线光源，当单缝宽度较宽时，通过单缝的光不是线光源，无法形成稳定的干涉条件，所以无法观察到清晰的干涉图样，故A正确；
B．干涉条纹间距公式
其中为双缝到屏的间距，表示波长，表示双缝间距
所以条纹间距宽度与单缝宽度无关，当单缝宽度变窄时，条纹间距不变，故B错误。
故选A。
（2）双缝条纹间距公式
其中是实际的相邻两亮条纹间的间距
那么显示的相邻亮条纹间距和实际的相邻亮条纹间距之间的关系为
即
整理得
(24-25高三上·浙江杭州高级中学·模拟)如图1所示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验时，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：
(1)在某次测量绿光的波长实验中，将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹记为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图2所示，则此时的示数为 mm，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图3所示，由此可求得相邻亮条纹的间距 mm。
(2)若双缝间距，双缝到屏的距离，则所测绿光的波长为 nm。
(3)若其他条件不变，把滤光片换为红色滤光片，则在屏上观察到的条纹间距会 （选填“变大”或“变小”）。
【答案】(1) 5.770 1.62
(2)540
(3)变大
【来源】浙江省杭州高级中学2024-2025学年高三上学期高考模拟物理试卷
【详解】（1）[1]由图2可知，螺旋测微器的读数为
[2]由图3可知，此时螺旋测微器的读数为
所以，相邻亮条纹的间距为
（2）根据可得，所测绿光的波长为
（3）若其他条件不变，把滤光片换为红色滤光片，则单色光的波长变长，根据可得，在屏上观察到的条纹间距会变大。
(24-25高三上·浙江金华金丽衢十二校·)甲实验是是插针法测玻璃砖折射率实验，图甲是某次实验得到的光路图。乙实验是双缝干涉测量光的波长实验，图乙是某次实验中目镜看到的图像。
(1)关于以上两个实验，下列说法正确的是（ ）
A．甲实验射入玻璃砖的光线入射角越大，实验误差越小
B．图甲测得玻璃砖折射率
C．乙实验仅将红色滤光片换成蓝色滤光片，可以增加目镜中观测到的条纹个数
D．图乙目镜内未全部被照亮，是因为光源、单缝、双缝、光屏未在同一高度上
(2)若某单色光恰能使铯发生光电效应，用该单色光充当图乙实验的光源，已知双缝宽度为d，光屏到双缝距离为l，测出该单色光的条纹间距为，可知该金属的逸出功 （已知光速为c，普朗克常量为h）
【答案】(1)CD
(2)
【来源】浙江省金华市金丽衢十二校2024-2025学年高三上学期第一次联考物理试卷
【详解】（1）AB．图甲中根据折射定律，可得玻璃砖的折射率为
显然，射入玻璃砖的光线入射角适当大些，与测量的相对误差就越小，但并非越大越好，故AB错误；
C．根据双缝干涉条纹间距公式，可知乙实验仅将红色滤光片换成蓝色滤光片，波长减小，则相邻明条纹（或暗条纹）之间的距离减小，则目镜中观测到的条纹个数将增加，故C正确；
D．图乙目镜内未全部被照亮，是因为光源、单缝、双缝、光屏未在同一高度上，故D正确。
故选CD。
（2）根据双缝条纹间距公式，可得该单色光的频率为
用该单色光照射金属铯恰好能发生光电效应，则根据爱因斯坦光电效应方程方程可得，该金属的逸出功为
【题型五】热学实验
一、探究气体等温变化的规律
（1）实验过程：
1．如图所示组装实验器材．
2．利用注射器选取一段空气柱为研究对象，注射器下端的开口有橡胶套，它和柱塞一起把一段空气柱封闭．
3．把柱塞缓慢地向下压或向上拉，读取空气柱的长度与压强的几组数据．空气柱的长度l可以通过刻度尺读取，空气柱的长度l与横截面积S的乘积就是它的体积V.空气柱的压强p可以从与注射器内空气柱相连的压力表读取．
（2）数据分析
1．作p－V图像
以压强p为纵坐标，以体积V为横坐标，用采集的各组数据在坐标纸上描点，绘出等温曲线，如图所示．观察p－V图像的特点看能否得出p、V的定量关系．
2．作p－图像
以压强p为纵坐标，以为横坐标，在坐标纸上描点．如果p－图像中的各点位于过原点的同一条直线上，就说明压强p跟成正比，即压强与体积成反比．如果不在同一条直线上，我们再尝试其他关系．
3．实验结论：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，其压强与体积的倒数成正比．
用图所示装置完成“探究气体等温变化的规律”实验
(1)下列说法正确的是
A．实验时需要用手扶住注射器外壁
B．实验时缓慢地向上拉或向下压柱塞，是为了尽量减小注射器与柱塞间的摩擦
C．封闭一定质量的气体时，先要摘除橡胶套，拉动柱塞使之移到适当位置后，再用橡胶套封闭注射器的注射孔
(2)某实验小组进行了两次规范的实验，并由记录的数据作出了p—V图像，如图甲、乙图线所示。若两次实验气体的质量一定，则气体温度T甲 T乙；若两次实验气体的温度不变，则气体质量m甲 m乙(两空均选填“＞”、“＜”或“＝”)。
【答案】(1)C
(2) > >
【来源】2025届浙江省衢丽湖三地市高三上学期一模联考物理试题
【详解】（1）[1]A．实验时为防止温度发生变化，不能用手握注射器推拉柱塞，故A错误；
B．实验时缓慢地向上拉或向下压柱塞，是为了防止温度发生变化，故B错误；
C．在封闭一定质量的气体时，要先摘除橡胶套，拉动柱塞使之移到适当位置后，再用橡胶套封闭注射器的注射孔，故C正确。
故选C。
（2）[1]在p-V图象中，根据
可得
即离坐标原点越远的等温线温度越高，故
[2]由克拉珀龙方程
式中m是气体的质量，M是摩尔质量，R是摩尔气体常量，可知在相同情况下，当温度T不变时，所选气体的质量m越大，pV值越大，可知
m甲>m乙
在“用油膜法估测分子的大小”实验中，将体积为V1的纯油酸配成总体积为V2的油酸酒精溶液，用注射器取体积为V0的上述溶液，再把它一滴一滴地全部滴入烧杯，滴数为N。
(1)把一滴油酸酒精溶液滴入浅盘中，待稳定后得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示。图中每个小正方形格的边长为a，可估算出油酸分子的直径为__________。
A． B． C． D．
(2)若配制好的油酸酒精溶液敞口后放置了较长时间再使用，实验得到的油酸分子直径数据 （选填“偏大”“偏小”或“无影响”）。
【答案】(1)B
(2)偏小
【来源】2025届浙江省强基联盟高三上学期10月联考（一模）物理试题
【详解】（1）轮廓包围方格约为68个，故油酸薄膜的面积为
每滴溶液中含有纯油酸的体积为
油酸分子的直径为
故选B。
（2）根据
若配制好的油酸酒精溶液敞口后放置了较长时间再使用，由于酒精的挥发，使得油酸酒精溶液浓度变大，而代入计算的浓度偏小，一滴油酸酒精溶液中纯油酸体积测量值偏小，则计算得到的油酸分子直径将偏小。
使用如图1装置做“探究气体压强与体积的关系”的实验，已知压力表通过细管与注射器内的空气柱相连，细管隐藏在柱塞内部未在图中标明。
(1)为了探究压强p与体积V的关系，在测得需要的实验数据后，为达到“探究”的实验目的，用图像法进行数据分析，从下列选项中选出需要的步骤并按顺序排列______。
A．作图像，根据画出的图线猜测p与V的关系
B．作图像，根据画出的图线猜测p与V的关系
C．作图像，对p与V关系的猜测进行检验
D．作图像，对p与V关系的猜测进行检验
E．检验正确，得出p与V关系的结论
(2)第1小组为了探究一定质量的气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，进行了两次实验，得到的图像如图2所示。第2小组根据某次实验数据作出的图如图3所示。下列说法正确的是______
A．实验前应将注射器里的空气完全排出
B．为了减少实验误差，可以在柱塞上涂上润滑油，以减少摩擦
C．由图2可知，第1小组的两次实验气体温度大小关系为
D．如图3所示，若第2小组实验操作正确，则为联通空气柱与压力表细管的体积
(3)如图4所示，小明从状态A缓慢拉升柱塞，使其到达状态B（体积为）。若此时突然提升柱塞，使其快速到达体积，则此时对应下图中的状态 （填“C”、“D”、“E”、“F”）（图中A、B、E为同一等温线上的点）
【答案】(1)ADE
(2)CD
(3)F
【来源】2024届浙江省名校新高考研究联盟高三下学期三模物理试题
【详解】（1）根据实验原理可作p V图像，根据画出的图线猜测p与V的关系，再作图像，对p与V关系的猜测进行检验，检验正确，得出p与V关系的结论。
故选ADE。
（2）A．实验是以注射器内的空气为研究对象，所以实验前注射器内的空气不能完全排出，故A错误；
B．为了减少实验误差，可以在柱塞上涂上润滑油，以保证气密性良好，故B错误；
C．根据理想气体状态方程pV=CT可知，离坐标原点越远的等温线温度越高，则有，故C正确；
D．设联通空气柱与压力表细管的体积为，则有
整理可知
根据图像可知为联通空气柱与压力表细管的体积，故D正确；
故选CD。
（3）快速到达体积，气体对外界做功，热量几乎不变，根据热力学第一定律
可知，内能减小，温度降低，则对应图中的状态F。
易错点一：力学实验易错点
1、实验原理理解偏差
匀变速直线运动实验，对逐差法求加速度原理理解不透，随意组合数据计算，计算瞬时速度时Δt和Δx选取错误。
验证牛顿第二定律，控制变量法运用不当，混淆自变量、因变量和控制变量，平衡摩擦力操作失误。
验证机械能守恒定律，忽略空气阻力等能量损失，测量下落高度出错，导致重力势能变化量计算有误。
2、数据处理错误
计算速度、加速度公式代入出错，处理多组数据未剔除异常值。
验证机械能守恒定律，质量、高度单位未统一，图像坐标轴标度选取不当。
易错点二：光学实验易错点
1、实验原理理解模糊
测定玻璃折射率，测量角度错误，对玻璃砖作用及光线传播路径分析不清。
双缝干涉测波长，对干涉条纹间距公式各量理解不深，无法根据条纹变化判断相关量改变。
光电效应实验，混淆截止频率等概念，不能正确运用光电效应方程。
2、数据处理与分析失误
测定玻璃折射率，未按规则记录数据，未多次测量取平均值。
双缝干涉实验，条纹中心判断不准，公式代入、计算出错。
光电效应实验，数据记录错误，图像坐标轴标度选取不合理。
易错点三：热学实验易错点
1、实验原理把握不准
验证玻意耳定律，温度控制不严，压强、体积测量原理不清。
验证查理定律，气体体积控制不当，温度测量原理和单位换算错误。
热力学第一定律实验，做功、热传递测量不准确。
2、数据处理与误差分析不当
验证玻意耳定律，图像坐标轴标度选取不合理，未筛选异常数据。
验证查理定律，图像坐标轴标度选取不当，公式代入和计算出错。
热力学第一定律实验，公式运用和单位换算错误，误差分析不全面。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)秘籍13 力学与其他实验
【解密高考】
【题型一】纸带类实验
【题型二】弹簧、橡皮条类实验
【题型三】力学创新实验
【题型四】光学实验
【题型五】热学实验
【误区点拨】
易错点：实验分析
梳理实验知识框架：分别以力学、光学、热学实验为分支，构建系统的实验知识框架。将每个实验的实验目的、实验原理、实验器材、实验步骤、数据处理方法、误差分析等知识点串联起来，明确各知识点之间的逻辑联系。
深化实验原理理解：通过实际操作实验、观看实验视频或模拟实验，深入理解力学、光学热学实验的基本原理。例如，亲自操作验证牛顿第二定律实验，感受控制变量法的应用，理解平衡摩擦力的重要性；通过观察光的干涉实验现象，深入理解干涉条纹形成的原理和干涉条纹间距公式的推导过程。
强化实验操作记忆：牢记力学、光学热学实验的操作要点和注意事项。可以通过制作实验操作手册，将每个实验的关键操作步骤和易错点记录下来，随时复习。例如，在测定玻璃折射率实验中，要记住玻璃砖的正确放置方法、大头针的插法以及如何准确测量入射角和折射角；在验证气体实验定律实验中，要注意保持气体质量不变、温度不变或体积不变的操作方法。
明确实验目的：拿到题目后，首先要明确实验目的，根据实验目的确定实验原理和实验方法。
合理选择器材：根据实验原理和实验步骤，合理选择实验器材。要考虑器材的精度、量程以及是否符合实验要求等因素。
规范书写步骤：在描述实验步骤时，要规范、清晰、有条理。按照实验操作的先后顺序，详细描述每个步骤的具体操作方法和注意事项。
全面分析误差：在对实验结果进行分析时，要全面考虑实验误差来源，并提出减小误差的方法。例如，在力学实验中，误差可能来源于摩擦力、空气阻力、测量仪器的精度等；在光学实验中，误差可能来源于光的反射、折射损失、测量角度的误差等。
【题型一】纸带类实验
1．纸带的三大应用
(1)利用逐差法求解平均加速度(如图)
a1＝，a2＝，a3＝ a＝
(2)利用平均速度求瞬时速度：vn＋1＝
(3)利用速度—时间图象求加速度．
2．光电门的应用
(1)求瞬时速度：把遮光条(宽度为d)通过光电门的时间Δt内的平均速度看做遮光条经过光电门的瞬时速度，即v＝.
(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＝.
某同学用图甲所示装置做“测定当地重力加速度”实验，已知打点计时器所接交流电源上标有“220V 50Hz”。
(1)以下实验操作正确的是________（多选）。
A．重物最好选用密度较大，体积较小的
B．打点计时器的两个限位孔应在同一竖直线上
C．实验前，手应提住纸带上端，使纸带竖直
D．实验时，先放开纸带，再接通打点计时器的电源
(2)进行正确实验操作后，纸带上打出图乙所示的一系列点。点、、、、是连续打出的5个点，两个相邻点的间距分别为、、、，则打下点时重物的速度大小为 ，当地重力加速度大小为 。（结果均保留3位有效数字）
(3)不计其他影响，若电源实际频率小于50Hz，则所测重力加速度 ，若电源电压小于220V，则所测重力加速度 。（均填“偏大”“偏小”或“不变”）
(4)用图甲所示装置做“验证机械能守恒定律”实验时， （填“需要”或“不需要”）用到天平。
(1)图（a）所示为“验证机械能守恒定律”实验所需要的部分实验器材，还必需的实验器材是（ ）。
A．天平 B．秒表 C．刻度尺 D．弹簧秤
(2)电磁打点计时器接学生电源时，应该接图（b）中的 （选填“直流”或“50Hz交流”）输出端。
(3)某学生开始时的操作如图（c）所示，指出不妥的地方（至少两个）。
① ；
② 。
(4)该学生正确进行实验，得到如图（d）所示的纸带，图中“0、1、2、9、10、11”为打出的计时点，计时点10对应的读数为 cm，打下此点时纸带的速度为 （结果保留3位有效数字）。
(5)纸带上“0”与“1”、“1”与“2”、“9”与“10”、“10”与“11”间的距离分别为、、、，“1”与“10”间的距离为，打点计时器的打点周期为，重力加速度为，则从“1”到“10”的过程验证机械能守恒定律的表达式为 （用题给字母表示）。
某同学做“探究质量一定时，加速度与力的关系”实验，实验装置如图（a）所示。
(1)下列实验操作正确的是_______。
A．先释放小车后打开电源
B．调节滑轮高度使细线与长木板平行
C．补偿阻力时小车不连接纸带
(2)某次实验中保持小车的质量不变，改变槽码的质量，得到加速度与槽码质量的关系如图（b）所示，由图像可得小车的加速度与所挂槽码的质量成 （填“线性”或“非线性”）关系，造成这一关系的原因是 。
(3)某同学在实验中用打点计时器记录了被小车拖动纸带的情况，在纸带上每5个点取一个计数点，如图（c）所示。交流电源的频率为50Hz。根据纸带上的数据可以求出打点计时器打下计数点时小车的速度为 ，小车的加速度大小为 。（保留2位有效数字）
(4)若某次实验中实际使用的交流电频率为51Hz，但同学仍按照50Hz进行数据处理，那么加速度的测量值与实际值相比 （选填“偏大”“偏小”或“不变”），该误差属于 （选填“系统”或“偶然”）误差。
【题型二】弹簧、橡皮条类实验
利用如图甲的实验装置“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”。
(1)图乙是实验得到纸带的一部分，每相邻两计数点间有四个点未画出。相邻计数点的间距已在图中给出。打点计时器电源频率为，则小车的加速度大小为 （结果保留3位有效数字）。
(2)实验得到的理想图像应是一条过原点的直线，但由于实验误差影响，常出现如图丙所示的①、②、③三种情况．下列说法正确的是______________
A．图线①的产生原因是小车的质量太大
B．图线②的产生原因是平衡摩擦力时长木板的倾角过大
C．图线③的产生原因是小车的质量太小
(3)实验小组的同学觉得用图甲装置测量加速度较大时系统误差较大，所以大胆创新，选用图丁所示器材进行实验，测量小车质量M，所用交流电频率为，共5个槽码，每个槽码的质量均为．实验步骤如下：i．安装好实验器材，跨过定滑轮的细线一端连接在小车上，另一端悬挂着5个槽码．调整轨道的倾角，用手轻拨小车，直到打点计时器在纸带上打出一系列等间距的点；ii．保持轨道倾角不变，取下1个槽码（即细线下端悬挂4个槽码），让小车拖着纸带沿轨道下滑，根据纸带上打的点迹测出加速度a；iii．逐个减少细线下端悬挂的槽码数量，重复步骤ii；iv。以取下槽码的总个数的倒数为横坐标，为纵坐标，在坐标纸上作出关系图线。测得关系图线的斜率为，则小车质量 （计算结果保留两位有效数字）。
(1)在下列实验中，必须用到天平的实验是______。
A．“探究加速度与力、质量的关系”
B．“验证机械能守恒定律”
C．“用单摆测量重力加速度的大小”
D．“探究小车速度随时间变化的规律”
(2)如图所示为“探究两个互成角度的力的合成规律”实验。
下列操作或现象会增大实验误差的是（ ）
A．弹簧测力计的拉杆与塑料外壳有摩擦
B．弹簧测力计的塑料外壳与木板有摩擦
C．弹簧测力计、细绳、橡皮筋未与木板平行
D．将细绳换成细橡皮筋
(3)某同学在家中用三根相同的橡皮筋（遵循胡克定律）代替弹簧测力计来探究该实验，如图3所示，三根橡皮筋在O点相互连接，拉长后三个端点用图钉固定在A、B、C三点。下列说法正确的是( )
A．每次实验时结点O的位置必须一样
B．不用测出橡皮筋上力的大小也能完成实验
C．必须要知道橡皮筋的劲度系数才能完成实验
D．可以选取三个橡皮筋中的任意两个拉力作为分力进行探究
在做“探究两个互成角度的力的合成规律”实验时
(1)在水平放置的情况下对两个弹簧测力计进行校零，对拉时示数相等，然后在竖直平面内进行实验，如图1，则拉力的测量值 （“偏大”、“偏小”）。
(2)在水平桌面上做实验时，如图2，先用两个弹簧测力计把橡皮筋拉到一定长度，记下 ，同时记下、的大小和方向。再用一个弹簧测力计拉橡皮筋，把结点拉到O点时，弹簧测力计的示数如图3所示，读数为 N。
(3)以下操作有利于提高本实验精度的是______；（单选）
A．记录细线方向时两点的距离远一点
B．与的夹角尽可能大一些
C．作力的图示时，选用的标度适当的小一点
(4)该兴趣小组通过多次实验得到多组实验数据，肯定有误的是______。（多选）
A． B．
C． D．
【题型三】力学创新实验
1．创新型实验的特点
(1)以基本的力学模型为载体，依托运动学规律和力学定律设计实验．
(2)将实验的基本方法——控制变量法，处理数据的基本方法——图象法、逐差法，融入到实验的综合分析之中．
2．创新型实验的处理
(1)根据题目情景，抽象出相应的力学模型、运动过程，根据相应规律列出关系式，从而明确实验的理论依据．
(2)应用原理公式或图象法处理实验数据，结合物体实际受力情况和理论受力情况对结果进行分析．
图甲和图乙分别是用打点计时器和用气垫导轨跟光电计时器来完成“验证机械能守恒定律实验”的两种方案。
(1)关于两种实验方案，下列说法正确的是______。
A．甲方案中，在纸带上选取计数点时应间隔若干个点取一个计数点
B．甲方案中，进行数据处理时要用到多条打上点的纸带进行测量
C．乙方案中，挡光条的宽度对实验误差会产生影响
D．乙方案中，拉动滑块的细绳与导轨是否平行不影响机械能守恒，细绳与导轨可不平行
(2)用甲方案进行实验时，打出的纸带可能是下列a、b两图中的 图。
(3)乙方案中，挡光条宽度为d，砝码和砝码盘的总质量为m，滑块的质量为M，两光电门间距为x。导轨调成水平，滑块在细绳拉动下经过1、2两光电门时，挡光条的挡光时间分别为、。为验证机械能守恒，需要满足的关系式为 （用题中字母表示）。
(1)在“探究变压器原、副线圈电压与匝数关系”的实验中，下列说法正确的是___________。
A．若去掉铁芯，实验结果不会受到影响
B．为保证实验安全，原线圈应接低压直流电源
C．交变电流产生的磁场对铁芯有力的作用，可能使铁芯振动发出“嗡嗡”声
(2)某同学在完成上述实验后，采用如图所示的电路测量变压器原线圈的电阻（阻值较小），为保证电路中各元件安全，实验结束时，首先进行的操作是___________。
A．断开导线A B．断开开关 C．取下电池
(3)下列说法正确的是___________
A．图甲“验证动量守恒定律”实验中，斜槽轨道必须光滑且其末端水平
B．图乙“验证机械能守恒定律”实验中，应先接通打点计时器的电源，再释放重物
C．图丙“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，先滴入油酸酒精溶液，再撒入痱子粉
D．图丁“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中，把滤光片由红色换成绿色，可增加目镜中观察到的亮条纹个数
“用DIS探究加速度a与小车质量M的关系”的实验中，装置如图（a）所示。
(1)实验通过改变钩码的个数来改变对小车的拉力，通过增加或减少小车上的 来改变小车的总质量，通过位移传感器测得小车的图像，通过图像的 （填“斜率”或“纵坐标轴截距”或“横坐标轴截距”）得到小车的加速度。
(2)（单选）图（b）为小车所受作用力不变时实验所得的图像，从图像上可以看到直线不过原点，其原因可能是 。
A．钩码质量过大
B．轨道倾斜，轨道右端偏低
C．小车总质量过大
D．小车与轨道间的摩擦太小
(3)实验中小车在拉力作用下向左加速运动。请判断钩码受到的合力方向，并进一步判断小车受到的拉力是否等于砝码的重力 。
A．砝码受到合力向上，拉力大于砝码重力
B．砝码受到合力向上，拉力小于砝码重力
C．砝码受到合力向下，拉力大于砝码重力
D．砝码受到合力向下，拉力小于砝码重力
【题型四】光学实验
一、双缝干涉测量光的波长
1．将光源、透镜、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，使光源灯丝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，两者间距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．
6．使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1，将该条纹记为第1条亮条纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中心，记下此时手轮上的读数a2，将该条纹记为第n条亮条纹，两条纹间距为a＝|a2－a1|，则相邻两条亮条纹间的距离Δx＝＝.
7．测量头在使用时应使中心刻线对应着亮(暗)条纹的中心.
二、折射率的测定
装置图：
1.原理：n=
2.操作步骤
(I)在桌面上铺一张白纸，把玻璃砖放在纸上，描出玻璃砖的两个边a和a'。
(2)在玻璃砖的一侧插两个大头针A、B,AB的延长线与直线α的交点就是O,眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，此时再插入第三个大头针C,使它把A、B都挡住，再插第四个大头针D,使它把前三个大头针都挡住。
(3)取下玻璃砖，把AB、CD用直线连接起来，分别交直线a、a'于O、O',再连接OO',用量角器得出入射角和折射角，如图甲所示，代入公式计算出玻璃的折射率。
3也可以作单位圆，如图乙所示，测量EF和GH的长度，用公式n=得出玻璃的折射率。
某同学在学习了“用双缝干涉测量光的波长”实验后，自制了一套双缝干涉演示仪（图1），所用单缝的缝宽可调（图2），并用电子显微镜头代替光屏，通过计算机呈现实验现象。
(1)若调节单缝的宽度由图2所示逐渐变窄，下列说法正确的是（ ）。
A．当单缝宽度较宽时，无法观察到清晰的条纹
B．当单缝宽度较窄时，随着缝宽变窄，条纹间距逐渐变大
(2)已知双缝间的距离为d，光源与单缝的距离为，单缝与双缝的距离为，双缝到电子显微镜头的距离为，计算机显示图样中相邻两条亮条纹间的距离为，显示图样的放大倍数为k，则对应的光波波长为 （用题中所给物理量符号表示）。
(24-25高三上·浙江杭州高级中学·模拟)如图1所示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验时，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：
(1)在某次测量绿光的波长实验中，将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹记为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图2所示，则此时的示数为 mm，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图3所示，由此可求得相邻亮条纹的间距 mm。
(2)若双缝间距，双缝到屏的距离，则所测绿光的波长为 nm。
(3)若其他条件不变，把滤光片换为红色滤光片，则在屏上观察到的条纹间距会 （选填“变大”或“变小”）。
(24-25高三上·浙江金华金丽衢十二校·)甲实验是是插针法测玻璃砖折射率实验，图甲是某次实验得到的光路图。乙实验是双缝干涉测量光的波长实验，图乙是某次实验中目镜看到的图像。
(1)关于以上两个实验，下列说法正确的是（ ）
A．甲实验射入玻璃砖的光线入射角越大，实验误差越小
B．图甲测得玻璃砖折射率
C．乙实验仅将红色滤光片换成蓝色滤光片，可以增加目镜中观测到的条纹个数
D．图乙目镜内未全部被照亮，是因为光源、单缝、双缝、光屏未在同一高度上
(2)若某单色光恰能使铯发生光电效应，用该单色光充当图乙实验的光源，已知双缝宽度为d，光屏到双缝距离为l，测出该单色光的条纹间距为，可知该金属的逸出功 （已知光速为c，普朗克常量为h）
【题型五】热学实验
一、探究气体等温变化的规律
（1）实验过程：
1．如图所示组装实验器材．
2．利用注射器选取一段空气柱为研究对象，注射器下端的开口有橡胶套，它和柱塞一起把一段空气柱封闭．
3．把柱塞缓慢地向下压或向上拉，读取空气柱的长度与压强的几组数据．空气柱的长度l可以通过刻度尺读取，空气柱的长度l与横截面积S的乘积就是它的体积V.空气柱的压强p可以从与注射器内空气柱相连的压力表读取．
（2）数据分析
1．作p－V图像
以压强p为纵坐标，以体积V为横坐标，用采集的各组数据在坐标纸上描点，绘出等温曲线，如图所示．观察p－V图像的特点看能否得出p、V的定量关系．
2．作p－图像
以压强p为纵坐标，以为横坐标，在坐标纸上描点．如果p－图像中的各点位于过原点的同一条直线上，就说明压强p跟成正比，即压强与体积成反比．如果不在同一条直线上，我们再尝试其他关系．
3．实验结论：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，其压强与体积的倒数成正比．
用图所示装置完成“探究气体等温变化的规律”实验
(1)下列说法正确的是
A．实验时需要用手扶住注射器外壁
B．实验时缓慢地向上拉或向下压柱塞，是为了尽量减小注射器与柱塞间的摩擦
C．封闭一定质量的气体时，先要摘除橡胶套，拉动柱塞使之移到适当位置后，再用橡胶套封闭注射器的注射孔
(2)某实验小组进行了两次规范的实验，并由记录的数据作出了p—V图像，如图甲、乙图线所示。若两次实验气体的质量一定，则气体温度T甲 T乙；若两次实验气体的温度不变，则气体质量m甲 m乙(两空均选填“＞”、“＜”或“＝”)。
在“用油膜法估测分子的大小”实验中，将体积为V1的纯油酸配成总体积为V2的油酸酒精溶液，用注射器取体积为V0的上述溶液，再把它一滴一滴地全部滴入烧杯，滴数为N。
(1)把一滴油酸酒精溶液滴入浅盘中，待稳定后得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示。图中每个小正方形格的边长为a，可估算出油酸分子的直径为__________。
A． B． C． D．
(2)若配制好的油酸酒精溶液敞口后放置了较长时间再使用，实验得到的油酸分子直径数据 （选填“偏大”“偏小”或“无影响”）。
使用如图1装置做“探究气体压强与体积的关系”的实验，已知压力表通过细管与注射器内的空气柱相连，细管隐藏在柱塞内部未在图中标明。
(1)为了探究压强p与体积V的关系，在测得需要的实验数据后，为达到“探究”的实验目的，用图像法进行数据分析，从下列选项中选出需要的步骤并按顺序排列______。
A．作图像，根据画出的图线猜测p与V的关系
B．作图像，根据画出的图线猜测p与V的关系
C．作图像，对p与V关系的猜测进行检验
D．作图像，对p与V关系的猜测进行检验
E．检验正确，得出p与V关系的结论
(2)第1小组为了探究一定质量的气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，进行了两次实验，得到的图像如图2所示。第2小组根据某次实验数据作出的图如图3所示。下列说法正确的是______
A．实验前应将注射器里的空气完全排出
B．为了减少实验误差，可以在柱塞上涂上润滑油，以减少摩擦
C．由图2可知，第1小组的两次实验气体温度大小关系为
D．如图3所示，若第2小组实验操作正确，则为联通空气柱与压力表细管的体积
(3)如图4所示，小明从状态A缓慢拉升柱塞，使其到达状态B（体积为）。若此时突然提升柱塞，使其快速到达体积，则此时对应下图中的状态 （填“C”、“D”、“E”、“F”）（图中A、B、E为同一等温线上的点）
易错点一：力学实验易错点
1、实验原理理解偏差
匀变速直线运动实验，对逐差法求加速度原理理解不透，随意组合数据计算，计算瞬时速度时Δt和Δx选取错误。
验证牛顿第二定律，控制变量法运用不当，混淆自变量、因变量和控制变量，平衡摩擦力操作失误。
验证机械能守恒定律，忽略空气阻力等能量损失，测量下落高度出错，导致重力势能变化量计算有误。
2、数据处理错误
计算速度、加速度公式代入出错，处理多组数据未剔除异常值。
验证机械能守恒定律，质量、高度单位未统一，图像坐标轴标度选取不当。
易错点二：光学实验易错点
1、实验原理理解模糊
测定玻璃折射率，测量角度错误，对玻璃砖作用及光线传播路径分析不清。
双缝干涉测波长，对干涉条纹间距公式各量理解不深，无法根据条纹变化判断相关量改变。
光电效应实验，混淆截止频率等概念，不能正确运用光电效应方程。
2、数据处理与分析失误
测定玻璃折射率，未按规则记录数据，未多次测量取平均值。
双缝干涉实验，条纹中心判断不准，公式代入、计算出错。
光电效应实验，数据记录错误，图像坐标轴标度选取不合理。
易错点三：热学实验易错点
1、实验原理把握不准
验证玻意耳定律，温度控制不严，压强、体积测量原理不清。
验证查理定律，气体体积控制不当，温度测量原理和单位换算错误。
热力学第一定律实验，做功、热传递测量不准确。
2、数据处理与误差分析不当
验证玻意耳定律，图像坐标轴标度选取不合理，未筛选异常数据。
验证查理定律，图像坐标轴标度选取不当，公式代入和计算出错。
热力学第一定律实验，公式运用和单位换算错误，误差分析不全面。
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