人教版高考物理专题复习微专题21 热学和光学实验 二轮专题(共38张PPT)
文档属性
| 名称 | 人教版高考物理专题复习微专题21 热学和光学实验 二轮专题(共38张PPT) |
|
|
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 2.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2026-01-16 00:00:00 | ||
图片预览
文档简介
(共38张PPT)
大单元六 实验技能与创新
微专题21 热学和光学实验
一图通·构建知识图谱
[例1] (2025·湖北·模拟预测)油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL油酸酒精溶液中含有油酸0.6 mL，现用滴管向量筒内滴加50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了1 mL，若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大的盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在
水面展开，稳定后形成的油膜的形状如图所示。若每
一小方格的边长为25 mm，试问：
题点通·突破高频考点
用油膜法估测油酸分子的大小
(1)(多选)该实验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
ABC
(2)图中油膜的面积为___________m2；根据上述数据，估测出油酸分子的直径是___________m。(结果均保留两位有效数字)
(3)(多选)某同学将实验中计算得到的结果和大多数同学进行比较，数据偏大，对出现这种结果的原因，下列说法可能正确的是________。
A．水面上爽身粉撒得较多，油膜没有充分展开
B．计算油膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理
C．在向量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液时，滴数多记了几滴
D．错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算
4.4×10-2
2.7×10-10
AD
[解析] (1)把油酸分子视为球形，是理想化模型，故A正确；油酸在水面上充分散开形成单分子油膜，是理想化模型，故B正确；油酸分子是紧挨着的没有空隙，是理想化模型，故C正确；油酸不溶于水，不是理想化模型，故D错误。故选ABC。
(2)不足半格，则舍去，由题图可知油膜约占70个小格，则面积为S＝70×25×25×10-6 m2≈4.4×10-2 m2
一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为V＝××10-6 m3＝1.2×10-11 m3
则油酸分子的直径为d＝＝ m≈2.7×10-10 m。
(3)某同学将实验中最终得到的计算结果和大多数同学进行比较，数据偏大，根据d＝可知：水面上爽身粉撒得较多，油膜没有充分展开，则油膜的面积测量值偏小，使得油酸分子的直径计算结果偏大，故A正确；计算油膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理，则油膜的面积测量值偏大，使得油酸分子的直径计算结果偏小，故B错误；在向量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液时，滴数多记了几滴，则一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积测量值偏小，使得油
酸分子的直径计算结果偏小，故C错误；错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算，则一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积测量值偏大，使得油酸分子的直径计算结果偏大，故D正确。故选AD。
规律方法：
1．对油酸体积V的测量
(1)配制一定浓度的油酸酒精溶液，设其浓度为n。
(2)用注射器吸取一段油酸酒精溶液，读出它的体积为V0。
(3)再把它一滴滴地滴入烧杯中，记下液滴的总滴数N。
(4)则一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V＝。
2．对油膜面积S的测量
(1)数出轮廓范围内正方形的个数n0，不足半个的舍去，多于半个的算一个。
(2)用正方形的个数乘单个正方形的面积S0计算出油膜的面积S＝n0S0。
[例2] (2025·北京大兴·模拟预测)用气体压强传感器做“探究气体等温变化的规律”实验，实验装置如图甲所示。
探究等温情况下一定质量的气体压
强与体积的关系
(1)(多选)下列说法或操作正确的是( )
A．在注射器活塞上涂抹润滑油的目的是防止封闭气体泄漏
B．推拉活塞时为了稳定，应用手握紧注射器筒的空气柱部分，并迅速推拉活塞改变气体体积
C．实验过程中应保持周围环境温度不变
D．多测几组p、V数据，记录并作出p-V图像，若图像为曲线即可说明p、V成反比关系
√
√
(2)在操作规范、不漏气的前提下，某同学测得多组压强p和体积V的数据并作出V-图线，如果胶管中含有一定质量的气体，作出的图像可能是( )
√
(3)在不同温度环境下，另一位同学对相同气体重复了上述实验，实验操作和数据处理均正确，得到的p-图像如图乙所示。两次操作中气体的温度分别为TA和TB，则TA和TB的大小关系为TA________(选填“>”“<”或“＝”)TB。
>
[解析] (1)在注射器活塞上涂抹润滑油的目的是防止封闭气体泄漏，保证封闭气体的质量不变，A正确；推拉活塞时为了保证气体的温度不变，手不能握在注射器筒的空气柱部分，推拉活塞改变气体体积时应缓慢进行，且实验过程中要保证周围环境温度不变，B错误，C正确；多测几组p、V数据，记录并作出p-V图像，若图像呈现双曲线特征，说明p、V成反比关系，D错误。故选AC。
(2)若胶管内含有一定质量的气体，设胶管的体积为ΔV，则有p(V＋ΔV )＝C
解得V＝C －ΔV
则V-图像为一次函数，纵轴截距为负值。故选C。
(3)由＝C
可知p＝CT
可知温度越高，p-图像的斜率越大，所以TA>TB。
规律方法：
1．用注射器封闭一段空气，保证气体的质量不变。
2．读出空气柱的长度L和空气柱的压强p。
3．缓慢向下压或向上拉柱塞，分别读取空气柱的长度和气体压强的大小，记录数据。
4．根据数据得出p-V图像或p- 图像，得出p、V的关系。
[例3] (2025·山东威海·三模)如图所示，某实验小组利用插针法测量一横截面为直角三角形的玻璃砖的折射率，部分实验步骤如下：
测量玻璃的折射率
①将一张白纸平铺在桌面上，放好玻璃砖，并记录下两直角界面AB与BC。
②让光线从AB入射，入射点为D，在入射光线上竖直插入两枚大头针P1、P2，然后在BC外侧透过玻璃砖观察P1、P2的像，插入大头针P3，使其挡住P1、P2的像，插入大头针P4，使其挡住P1、P2的像及P3。
③移去玻璃砖与大头针，连接P3、P4留下的针孔交BC于E点，延长入射光线交BC于F点。
请回答以下问题：
(1)玻璃砖的折射率可表示为( )
A． B． C． D．
√
(2)(多选)在实验过程中减小入射角，下列说法正确的是( )
A．出射光线与BC的夹角增大
B．出射光线与BC的夹角减小
C．在BC外侧一定能观察到P1、P2的像
D．在BC外侧可能观察不到P1、P2的像
(3)若插入P3前不小心将玻璃砖向右平移了少许，其余操作不变，则测量值________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。
√
√
大于
则折射率为n＝＝
其中sin ∠FDG＝，sin ∠EDG＝，
EG＝FI
解得n＝
故选C。
[解析] (1)光在AB界面，设法线为HG，如图甲所示
(2)减小入射角，则折射角减小，由几何关系可知，在BC界面的入射角∠DEG增大，折射角也增大，所以出射光线与BC的夹角减小，故A错误，B正确；因为减小入射角，出射光线与BC的夹角减小，当出射光线与BC的夹角减小到零时，光在BC界面发生全反射，则观察不到P1、P2的像，故C错误，D正确。故选BD。
(3)将玻璃砖向右平移了少许，光路图如图乙所示，其中实线为测量时的光路；虚线为实际的光路
由图乙可知，入射角不变，测量的折射角偏小，根据折射定律定义式可知，测量值大于真实值。
规律方法：
1．一个重要实验步骤
在玻璃砖的另一侧插上P3，使P3挡住P1、P2的像，再插上P4，使P4挡住P1、P2的像和P3。
2．三个数据处理的方法
(1)计算法：由n＝，算出不同入射角时的n值，并取平均值。
(2)图像法：作sin θ1-sin θ2图像，由n＝可知其斜率为折射率。
(3)单位圆法：以入射点O为圆心，作半径为R的圆，如图所示，则sin θ1＝，sin θ2＝，OE＝OE′＝R，所以用刻度尺量出EH、E′H′的长度就可以求出n＝＝。
3．两个减小误差的实验要求
(1)实验时，应尽可能将大头针竖直插在纸上，且P1和P2之间、P3和P4之间、P2和O、P3与O′之间距离要稍大一些。
(2)入射角θ1不宜太大(接近90°)，也不宜太小(接近0°)，当θ1太大时，反射光较强，折射光较弱，当θ1太小时，入射角、折射角测量的相对误差较大。
[例4] (2025·四川德阳·三模)“用双缝干涉测光的波长”的实验装置如图甲所示。
用双缝干涉实验测量光的波长
(1)下列说法正确的是________。
A．滤光片应置于单缝与双缝之间
B．保持双缝位置不变，减小单缝到双缝的距离，干涉条纹间距不变
C．保持双缝位置不变，减小双缝到屏的距离，干涉条纹间距变大
B
(2)在某次测量绿光波长的实验中，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。此时手轮上的示数为5.770 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乙所示，则此时的示数为___________________________mm；
若双缝间距d＝0.25 mm，双缝到屏的距
离l＝75.00 cm，则所测绿光的波长为
________nm。
13.870(13.869～13.871均可)
540
[解析] (1)滤光片应置于单缝的前面，故A错误；根据Δx＝λ可知，保持双缝位置不变，减小单缝到双缝的距离，干涉条纹间距不变，保持双缝位置不变，减小双缝到屏的距离，干涉条纹间距变小，故B正确，C错误。故选B。
(2)分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐时，示数为13.5 mm＋37.0×0.01 mm＝13.870 mm
双缝干涉图样中，相邻亮条纹间距为Δx＝ mm＝1.62 mm
根据Δx＝λ
代入数据解得λ＝540 nm。
规律方法：
1．原理：Δx＝λ，因此，只要测出Δx、d、l即可测出波长λ。
2．Δx的测量：调节测量头，使分划板中心刻线对齐第1条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1；转动手轮，当分划板中心刻线与第n条亮条纹中心对齐时，记下手轮上的读数a2；则相邻两条亮条纹间的距离Δx＝。
谢 谢！
大单元六 实验技能与创新
微专题21 热学和光学实验
一图通·构建知识图谱
[例1] (2025·湖北·模拟预测)油酸酒精溶液的浓度为每1 000 mL油酸酒精溶液中含有油酸0.6 mL，现用滴管向量筒内滴加50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了1 mL，若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大的盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在
水面展开，稳定后形成的油膜的形状如图所示。若每
一小方格的边长为25 mm，试问：
题点通·突破高频考点
用油膜法估测油酸分子的大小
(1)(多选)该实验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
ABC
(2)图中油膜的面积为___________m2；根据上述数据，估测出油酸分子的直径是___________m。(结果均保留两位有效数字)
(3)(多选)某同学将实验中计算得到的结果和大多数同学进行比较，数据偏大，对出现这种结果的原因，下列说法可能正确的是________。
A．水面上爽身粉撒得较多，油膜没有充分展开
B．计算油膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理
C．在向量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液时，滴数多记了几滴
D．错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算
4.4×10-2
2.7×10-10
AD
[解析] (1)把油酸分子视为球形，是理想化模型，故A正确；油酸在水面上充分散开形成单分子油膜，是理想化模型，故B正确；油酸分子是紧挨着的没有空隙，是理想化模型，故C正确；油酸不溶于水，不是理想化模型，故D错误。故选ABC。
(2)不足半格，则舍去，由题图可知油膜约占70个小格，则面积为S＝70×25×25×10-6 m2≈4.4×10-2 m2
一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积为V＝××10-6 m3＝1.2×10-11 m3
则油酸分子的直径为d＝＝ m≈2.7×10-10 m。
(3)某同学将实验中最终得到的计算结果和大多数同学进行比较，数据偏大，根据d＝可知：水面上爽身粉撒得较多，油膜没有充分展开，则油膜的面积测量值偏小，使得油酸分子的直径计算结果偏大，故A正确；计算油膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理，则油膜的面积测量值偏大，使得油酸分子的直径计算结果偏小，故B错误；在向量筒中滴入1 mL油酸酒精溶液时，滴数多记了几滴，则一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积测量值偏小，使得油
酸分子的直径计算结果偏小，故C错误；错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算，则一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积测量值偏大，使得油酸分子的直径计算结果偏大，故D正确。故选AD。
规律方法：
1．对油酸体积V的测量
(1)配制一定浓度的油酸酒精溶液，设其浓度为n。
(2)用注射器吸取一段油酸酒精溶液，读出它的体积为V0。
(3)再把它一滴滴地滴入烧杯中，记下液滴的总滴数N。
(4)则一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V＝。
2．对油膜面积S的测量
(1)数出轮廓范围内正方形的个数n0，不足半个的舍去，多于半个的算一个。
(2)用正方形的个数乘单个正方形的面积S0计算出油膜的面积S＝n0S0。
[例2] (2025·北京大兴·模拟预测)用气体压强传感器做“探究气体等温变化的规律”实验，实验装置如图甲所示。
探究等温情况下一定质量的气体压
强与体积的关系
(1)(多选)下列说法或操作正确的是( )
A．在注射器活塞上涂抹润滑油的目的是防止封闭气体泄漏
B．推拉活塞时为了稳定，应用手握紧注射器筒的空气柱部分，并迅速推拉活塞改变气体体积
C．实验过程中应保持周围环境温度不变
D．多测几组p、V数据，记录并作出p-V图像，若图像为曲线即可说明p、V成反比关系
√
√
(2)在操作规范、不漏气的前提下，某同学测得多组压强p和体积V的数据并作出V-图线，如果胶管中含有一定质量的气体，作出的图像可能是( )
√
(3)在不同温度环境下，另一位同学对相同气体重复了上述实验，实验操作和数据处理均正确，得到的p-图像如图乙所示。两次操作中气体的温度分别为TA和TB，则TA和TB的大小关系为TA________(选填“>”“<”或“＝”)TB。
>
[解析] (1)在注射器活塞上涂抹润滑油的目的是防止封闭气体泄漏，保证封闭气体的质量不变，A正确；推拉活塞时为了保证气体的温度不变，手不能握在注射器筒的空气柱部分，推拉活塞改变气体体积时应缓慢进行，且实验过程中要保证周围环境温度不变，B错误，C正确；多测几组p、V数据，记录并作出p-V图像，若图像呈现双曲线特征，说明p、V成反比关系，D错误。故选AC。
(2)若胶管内含有一定质量的气体，设胶管的体积为ΔV，则有p(V＋ΔV )＝C
解得V＝C －ΔV
则V-图像为一次函数，纵轴截距为负值。故选C。
(3)由＝C
可知p＝CT
可知温度越高，p-图像的斜率越大，所以TA>TB。
规律方法：
1．用注射器封闭一段空气，保证气体的质量不变。
2．读出空气柱的长度L和空气柱的压强p。
3．缓慢向下压或向上拉柱塞，分别读取空气柱的长度和气体压强的大小，记录数据。
4．根据数据得出p-V图像或p- 图像，得出p、V的关系。
[例3] (2025·山东威海·三模)如图所示，某实验小组利用插针法测量一横截面为直角三角形的玻璃砖的折射率，部分实验步骤如下：
测量玻璃的折射率
①将一张白纸平铺在桌面上，放好玻璃砖，并记录下两直角界面AB与BC。
②让光线从AB入射，入射点为D，在入射光线上竖直插入两枚大头针P1、P2，然后在BC外侧透过玻璃砖观察P1、P2的像，插入大头针P3，使其挡住P1、P2的像，插入大头针P4，使其挡住P1、P2的像及P3。
③移去玻璃砖与大头针，连接P3、P4留下的针孔交BC于E点，延长入射光线交BC于F点。
请回答以下问题：
(1)玻璃砖的折射率可表示为( )
A． B． C． D．
√
(2)(多选)在实验过程中减小入射角，下列说法正确的是( )
A．出射光线与BC的夹角增大
B．出射光线与BC的夹角减小
C．在BC外侧一定能观察到P1、P2的像
D．在BC外侧可能观察不到P1、P2的像
(3)若插入P3前不小心将玻璃砖向右平移了少许，其余操作不变，则测量值________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。
√
√
大于
则折射率为n＝＝
其中sin ∠FDG＝，sin ∠EDG＝，
EG＝FI
解得n＝
故选C。
[解析] (1)光在AB界面，设法线为HG，如图甲所示
(2)减小入射角，则折射角减小，由几何关系可知，在BC界面的入射角∠DEG增大，折射角也增大，所以出射光线与BC的夹角减小，故A错误，B正确；因为减小入射角，出射光线与BC的夹角减小，当出射光线与BC的夹角减小到零时，光在BC界面发生全反射，则观察不到P1、P2的像，故C错误，D正确。故选BD。
(3)将玻璃砖向右平移了少许，光路图如图乙所示，其中实线为测量时的光路；虚线为实际的光路
由图乙可知，入射角不变，测量的折射角偏小，根据折射定律定义式可知，测量值大于真实值。
规律方法：
1．一个重要实验步骤
在玻璃砖的另一侧插上P3，使P3挡住P1、P2的像，再插上P4，使P4挡住P1、P2的像和P3。
2．三个数据处理的方法
(1)计算法：由n＝，算出不同入射角时的n值，并取平均值。
(2)图像法：作sin θ1-sin θ2图像，由n＝可知其斜率为折射率。
(3)单位圆法：以入射点O为圆心，作半径为R的圆，如图所示，则sin θ1＝，sin θ2＝，OE＝OE′＝R，所以用刻度尺量出EH、E′H′的长度就可以求出n＝＝。
3．两个减小误差的实验要求
(1)实验时，应尽可能将大头针竖直插在纸上，且P1和P2之间、P3和P4之间、P2和O、P3与O′之间距离要稍大一些。
(2)入射角θ1不宜太大(接近90°)，也不宜太小(接近0°)，当θ1太大时，反射光较强，折射光较弱，当θ1太小时，入射角、折射角测量的相对误差较大。
[例4] (2025·四川德阳·三模)“用双缝干涉测光的波长”的实验装置如图甲所示。
用双缝干涉实验测量光的波长
(1)下列说法正确的是________。
A．滤光片应置于单缝与双缝之间
B．保持双缝位置不变，减小单缝到双缝的距离，干涉条纹间距不变
C．保持双缝位置不变，减小双缝到屏的距离，干涉条纹间距变大
B
(2)在某次测量绿光波长的实验中，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。此时手轮上的示数为5.770 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乙所示，则此时的示数为___________________________mm；
若双缝间距d＝0.25 mm，双缝到屏的距
离l＝75.00 cm，则所测绿光的波长为
________nm。
13.870(13.869～13.871均可)
540
[解析] (1)滤光片应置于单缝的前面，故A错误；根据Δx＝λ可知，保持双缝位置不变，减小单缝到双缝的距离，干涉条纹间距不变，保持双缝位置不变，减小双缝到屏的距离，干涉条纹间距变小，故B正确，C错误。故选B。
(2)分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐时，示数为13.5 mm＋37.0×0.01 mm＝13.870 mm
双缝干涉图样中，相邻亮条纹间距为Δx＝ mm＝1.62 mm
根据Δx＝λ
代入数据解得λ＝540 nm。
规律方法：
1．原理：Δx＝λ，因此，只要测出Δx、d、l即可测出波长λ。
2．Δx的测量：调节测量头，使分划板中心刻线对齐第1条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1；转动手轮，当分划板中心刻线与第n条亮条纹中心对齐时，记下手轮上的读数a2；则相邻两条亮条纹间的距离Δx＝。
谢 谢！
同课章节目录