2023高考物理二轮专题复习与测试第一部分专题六第20讲热学光学实验与创新课件

这是一份2023高考物理二轮专题复习与测试第一部分专题六第20讲热学光学实验与创新课件，共51页。PPT课件主要包含了知识归纳素养奠基，细研命题点提升素养，续上表等内容，欢迎下载使用。
专题六 实验技能与创新
用油膜法估测分子的大小，主要对如何通过采用估算的方法测出微小量分子直径的方法，体现如何进行理想化处理；探究气体实验定律、测定玻璃的折射率实验方法主要体现在基本作图上，这也是实验基本方法，一定要掌握好．用双缝干涉测光的波长实验方法主要体现在精密量具的读数上，掌握了游标卡尺和螺旋测微器的原理和读数方法后，对实验四的读数也就会了．
命题点一　用油膜法估测分子的大小
(4)用滴管(或注射器)向水面中央滴入一滴配制好的油酸酒精溶液，油酸就在水面上慢慢散开，形成单分子油膜．(5)待油酸薄膜形状稳定后，将一块较大的玻璃板盖在浅盘上，用彩笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上．(6)将玻璃板取出放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S.
4．误差分析．(1)油酸酒精溶液的实际浓度和理论值间存在偏差；(2)一滴油酸酒精溶液的实际体积和理论值间存在偏差；(3)油酸在水面上的实际分布情况和理想中的“均匀”“单分子纯油酸层”间存在偏差；(4)采用“互补法(即不足半个舍去，大于半个的算一个)”计算获得的油膜面积与实际的油膜面积间存在偏差．
某实验小组完成“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验．(1)该小组进行下列实验操作，请选出需要的实验操作，并将它们按操作先后顺序排列：D________C(用字母符号表示)；
(2)某次实验时，滴下油酸酒精溶液后，爽身粉迅速散开形成如图所示的“锯齿”边沿图案，出现该图样的可能原因是______．A．盆中装的水量太多B．爽身粉撒得太多，且厚度不均匀C．盆太小，导致油酸无法形成单分子层
解析：(1)“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤为：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；往浅盘里倒入约2 cm深的水，水面稳定后将适量爽身粉均匀撒在水面上；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，将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘
上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上；计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小．则实验操作顺序为DBFEC.(2)出现该图样的可能原因是：爽身粉撒得太多，且厚度不均匀，导致油酸没有均匀排列开．故选B.
答案：(1)BFE　(2)B
在做“用油膜法估测分子的大小”实验中，油酸酒精溶液的浓度为每104 mL溶液中有纯油酸6 mL.用注射器得1 mL上述溶液中有液滴50滴．把1滴该溶液滴入盛水的浅水盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅水盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把玻璃放在坐标纸上，其形状如图所示，坐标中正方形小方格的边长为20 mm.求：
(1)油酸膜的面积是多少？(2)每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少？(3)根据上述数据，估测出油酸分子的直径是多少？
解析：(1)求油酸膜的面积时，先数出“整”方格的个数，对剩余小方格的处理方法是：不足半个的舍去，多于半个的算一个，数一下共有59个小方格．面积S＝nS0＝59×(20×10－3)2 m2＝2.4×10－2 m2.
在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，将6 mL的油酸溶于酒精，制成10 L的油酸酒精溶液，测得1 mL的油酸酒精溶液有75滴．现取1滴该油酸酒精溶液滴在水面上，待水面稳定后，将带有网格线的透明塑料盖板放在浅盘上，用彩笔在塑料盖板上描出油膜的轮廓，其形状和尺寸如图所示，塑料盖板上的小方格边长为1 cm.则：(1)油酸膜的面积是________cm2；
(2)1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是________mL；(结果保留一位有效数字)
(3)按以上实验数据估测出油酸分子的直径约为________m；(结果保留一位有效数字)(4)某同学在实验中最终得到的计算结果比大部分同学的结果偏大，对出现这种结果的原因，下列说法可能正确的是________．A．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B．计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理C．计算油酸膜面积时，只数了完整的方格数D．水面上爽身粉撒得较多，油酸膜没有充分展开
命题点二　探究气体实验定律1．“探究气体等温变化的规律”实验．本实验应用物理实验中常用的控制变量法，探究在气体质量和温度不变的情况下(即等温过程)，气体的压强与体积的关系，如图所示．
(1)为保证等温变化，实验过程中不要用手握住注射器有气体的部位．同时，改变体积过程应缓慢，以免影响密闭气体的温度．为保证气体密闭，应在活塞与注射器内壁间涂上润滑油，注射器内外气体的压强差不宜过大．(2)实验中所用的压力表精度较高，而气柱体积是直接在注射器上读出的，其误差会直接影响实验结果．
2．探究一定质量的理想气体的状态变化图像与特点．
利用图装置验证气体等温变化实验规律，用一个带两根细管的橡皮塞塞紧烧瓶的瓶口，压强传感器通过其中一根不带阀门的细管连通烧瓶中的空气，另一根带阀门的细管连通注射器．开始时阀门处于关闭状态，注射器针筒的最大刻度线到阀门之间充满了水．实验时打开阀门，缓慢推动注射器活塞向烧瓶内注入水．根据注射器刻度记录注入水的体积V，同时记录对应气体的压强p值，得到多组实验数据．利用图像法处理数据得到甲图．
(3)某同学在处理数据时发现pV′乘积随压强p增大而变小，即nRT变小，导致这个现象的原因是①装置出现漏气，②环境温度降低．
答案：(1)V　b　(2)气体体积从V2减小到V1过程中外界对气体做的功的大小　(3)①装置出现漏气，②环境温度降低
右图是“用DIS研究在温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系”的实验装置示意图．实验操作步骤如下：①将活塞移动到注射器满刻度处；②用软管连接注射器和压强传感器，并将压强传感器重置；③用数据线依次连接压强传感器、数据采集器、计算机；④推动活塞，记录多组注射器上的刻度数值V，以及相应的压强传感器示数p.
命题点三　测定玻璃的折射率
2．实验过程．(1)铺白纸、画线．①如图所示，将白纸用图钉按在平木板上，先在白纸上画出一条直线aa′作为界面，过aa′上的一点O画出界面的法线MN，并画一条线段AO作为入射光线．
②把玻璃砖平放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐，画出玻璃砖的另一条长边bb′.
(2)插针与测量．①在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线的方向，直到P1的像被P2挡住，再在观察的这一侧依次插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P1、P2的像及P3，记下P3、P4的位置．②移去玻璃砖，连接P3、P4并延长交bb′于O′，连接OO′即为折射光线，入射角θ1＝∠AOM，折射角θ2＝∠O′ON.③用量角器测出入射角和折射角，查出它们的正弦值，将数据填入表格中．④改变入射角θ1，重复实验步骤，列表记录相关测量数据．
4．注意事项．(1)玻璃砖应选用厚度、宽度较大的．(2)大头针要插得竖直，且间隔要大些．(3)入射角不宜过大或过小，一般在15°～75°之间．(4)玻璃砖的折射面要画准，不能用玻璃砖界面代替直尺画界线．(5)实验过程中，玻璃砖和白纸的相对位置不能改变．
如图所示，在插针法测量玻璃折射率的实验中，两位同学先把方格纸固定在木板上．在方格纸上画出一条直线aa′作为界面(线)，过aa′上的一点O画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为入射光线．再把玻璃砖放到方格纸上，画出玻璃砖的下界面bb′的位置．在直线AO上插两枚大头针P1和P2，再在玻璃砖的另一侧插上大头针P3和P4.确定光路后利用折射定律计算折射率．
(1)关于本实验下列说法正确的是______；A．实验时入射角应适当大些B．为了减小误差，插大头针时应使P1和P2、P3和P4的间距小一些C．插大头针P4时，应使P4同时挡住P3和P1、P2的像D．该实验原理只能测量两面平行的玻璃砖的折射率(2)利用上述方格纸上的实验记录，计算此玻璃砖的折射率为________；(答案可以用分数或根号表示)(3)若某同学在插大头针时将P1插到了入射光线的左侧一点的位置(偏差很小)，其他操作均没有错误，则该同学测出的折射率________．(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)
解析：(1)实验时入射角应适当大些，可以减小误差．故A正确；为了减小误差，插大头针时应使P1和P2、P3和P4的间距大一些．故B错误；光在同一均匀介质中沿直线传播，所以插大头针P4时，应使P4同时挡住P3和P1、P2的像．故C正确；该实验原理不仅能测量两面平行的玻璃砖的折射率，也可以测两面不平行的．故D错误．故选AC.(2)光路图如图所示
某研究小组根据光学知识，设计了一个测液体折射率的仪器．如图所示，在一个圆盘上，过其圆心O作两条相互垂直的直径BC、EF.在半径OA上，垂直盘面插上两枚大头针P1、P2并保持位置不变．每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC相平，EF作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P1、P2，在圆周EC部分插上P3，使P3挡住P1、P2的像．同学们通过计算，预先在圆周EC部分刻好了折射率的值，这样只要根据P3所插的位置，就可以直接读出液体折射率的值．
(1)若∠AOF＝30°，OP3与OC之间的夹角为30°，则P3处刻的折射率的值为__________；(2)图中P3、P4两处，对应折射率较大的是__________；(3)下列关于该实验的说法，正确的是__________．A．大头针P1、P2应适当远一些B．∠AOF可以非常小C．EC弧上的刻度是不均匀的D．插大头针P3应垂直于盘面
命题点四　用双缝干涉测光的波长
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改变双缝间的距离d，双缝到屏的距离l，重复测量．
4．注意事项．(1)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．(2)光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近．(3)调节的基本依据是：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，干涉条纹不清晰一般原因是单缝与双缝不平行所致，故应正确调节．
利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝间距d＝0.4 mm，双缝到光屏间的距离l＝0.5 m，实验时，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．
(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可________．A．将单缝向双缝靠近B．将屏向靠近双缝的方向移动C．将屏向远离双缝的方向移动D．使用间距更小的双缝(2)某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图2所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也如图2中所给出，则①分划板在图中A位置时游标卡尺的读数为xA＝11.1 mm，在B位置时游标卡尺读数为xB＝________mm，相邻两条纹间距Δx＝________mm；②该单色光的波长λ＝________m；
(3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图3所示．则在这种情况下测量干涉条纹的间距Δx时，测量值________实际值．(选填“大于”、“小于”或“等于”)
(2022·辽宁沈阳三模)某实验小组利用图1装置测量某种单色光的波长，实验时，接通电源使光源正常发光，调节器材，在目镜中可以观测到干涉图样。(1)如图1所示，实验所需器材在光具座上依次排列，则A、B处分别是________、________。(填“单缝”“双缝”)
(2)在目镜中看到的干涉图样是图2中________(填“甲”或“乙”)。(3)移动测量头上的手轮，使分划板的中心刻线对准第2条亮纹的中心，记下此时手轮上读数x1；转动测量头，使分划板的中心刻线向右移动对准第6条亮纹的中心，此时手轮上的读数为x2，如图3所示，则读数x2＝________mm；已知双缝与屏的距离为L，双缝间距为d，则单色光的波长λ＝________。(用题目中给出的字母表示)