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2024年高考物理一轮考点复习精讲精练(全国通用)第38讲 物理实验(三)(原卷版+解析)
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这是一份2024年高考物理一轮考点复习精讲精练(全国通用)第38讲 物理实验(三)(原卷版+解析)，共46页。试卷主要包含了实验原理，实验器材，实验步骤，数据处理，注意事项等内容，欢迎下载使用。
目录
TOC \ "1-3" \h \z \u \l "_Tc136018282" 实验8 测定玻璃的折射率 PAGEREF _Tc136018282 \h 1
\l "_Tc136018283" 实验9 用双缝干涉测量光的波长 PAGEREF _Tc136018283 \h 6
\l "_Tc136018284" 实验10 验证动量守恒定律 PAGEREF _Tc136018284 \h 11
\l "_Tc136018285" 实验11 用油膜法估测分子的大小 PAGEREF _Tc136018285 \h 16
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＝eq \f(sinθ1,sinθ2)或n＝eq \f(PN,QN′)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eq \f(sinθ1,sinθ2)，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eq \f(sinθ1,sinθ2)，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＝eq \f(sinθ1,sinθ2)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＝eq \f(EH,OE)，sinθ2＝eq \f(E′H′,OE′)，OE＝OE′＝R，则n＝eq \f(sinθ1,sinθ2)＝eq \f(EH,E′H′).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．
（2021•乙卷）用插针法测量上、下表面平行的玻璃砖的折射率。实验中用A、B两个大头针确定入射光路，C、D两个大头针确定出射光路，O和O′分别是入射点和出射点。如图（a）所示。测得玻璃砖厚度为h＝15.0mm；A到过O点的法线OM的距离AM＝10.0mm，M到玻璃砖的距离MO＝20.0mm，O′到OM的距离为s＝5.0mm。
（ⅰ）求玻璃砖的折射率；
（ⅱ）用另一块材料相同，但上下两表面不平行的玻璃砖继续实验，玻璃砖的截面如图（b）所示。光从上表面入射，入射角从0逐渐增大，达到45°时，玻璃砖下表面的出射光线恰好消失。求此玻璃砖上下表面的夹角。
（2023•丰台区二模）物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。
例如：
（1）用游标卡尺测金属小球的直径，示数如图1所示，该小球的直径为 mm。
（2）某同学用插针法测定玻璃砖的折射率，做出光路图如图2所示。光线与玻璃砖表面和分别交于O点和P点，他以O点为圆心、线段OP长度为半径做圆，该圆与入射光线交于A点。过A点和P点做法线的垂线，垂足分别为B点和Q点。则该玻璃砖的折射率为 （选填选项前字母）。
A.n=ABPQ
B.n=OBOQ
C.n=PQOA
D.n=ABOP
（3）某同学利用如图3甲所示装置测量物块与木板之间的动摩擦因数。实验台上固定一个力传感器，传感器用细线拉住物块，物块放置在水平的长木板上。水平向左拉动木板，物块相对实验台静止，记录下传感器的示数在物块上放置数量不同的砝码，改变物块和砝码的总质量m，得到多组数据，做出F﹣m图像如图3乙所示。已知直线的斜率为k，重力加速度为g。
①水平向左拉动木板，在物块相对实验台静止的过程中，下列说法正确的是 。
A.物块受到的是静摩擦力
B.物块受到的是滑动摩擦力
C.实验时可以加速拉动木板
D.传感器测量的就是物块所受的摩擦力
②物块和长木板之间的动摩擦因数μ＝ （用k和g表示）。
（2023•贵阳三模）某同学测量玻璃砖的折射率。
①图甲、图乙是实验过程中玻璃砖放置的两种方式，其中正确的是 （选填“图甲”或“图乙”）。
②图丙是实验过程中拍摄的一张照片，其中O是入射光线与玻璃砖界面的交点，a、b两点到O点的距离相等，根据图丙，并利用刻度尺量出两个量即可算出玻璃砖折射率，这两个量是 。
③该玻璃砖折射率为 （保留2位有效数字，用三角函数表示不得分）。
（2023•电白区校级一模）长方体形状的玻璃砖有一个表面镀银（光线不能透过），现利用“插针法”测定此玻璃砖的折射率。如图甲所示，实验时，先将玻璃砖平放到水平面内的白纸上，镀银面与纸面垂直。贴着玻璃砖前后两个面在纸上画出直线m1m2和k1k2，其中m1m2侧为镀银面。然后在白纸上竖直插上两枚大头针P1，P2。
（1）准备插第三枚大头针时，应在 侧观察（选填“m1m2”或“k1k2”）；
（2）插第三枚大头针时，这枚大头针应 ；
A.只挡住P1的像
B.只挡住P2的像
C.同时挡住P1和P2的像
（3）插完所需大头针，补全光路。图乙为光路的一部分，A1，B1均为光路上的点，过A1，B1作直线k1k2的垂线，垂足分别为A2，B2，已知图中A1O＝B1O，则玻璃砖的折射率可表示为 。
A.A2OB2O B.B2OA2O C.A1A2B1B2 D.B1B2A1A2
（2022•朝阳区校级三模）在“测定玻璃的折射率”的实验中，实验小组在白纸上放好玻璃砖MNPQ，画出玻璃砖与空气的两个界面aa'和bb'。
（1）实验小组内的三位学生在实验中：
①第一位学生在纸上正确画出了玻璃砖的两个折射面aa′和bb′。因不慎碰动了玻璃砖，使它向aa′方向平移了一点（如图1所示），以后的操作都正确无误，并仍以aa′和bb′为折射面画出了光路图，这样测出的折射率n的值将 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
②第二位学生为了避免笔尖触划玻璃砖的折射面，画出的aa′和bb′都比实际的折射面向外侧平移了一些（如图2所示）以后的操作都正确无误，并仍以aa′和bb′为折射面画出了光路图，这样测出的折射率n的值将 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
③第三位学生的操作和所画的光路图都正确无误，只是所用的玻璃砖的两个折射面不平行（如图3所示）。用这块玻璃砖测出的折射率n的值将 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
（2）另一实验小组的甲、乙、丙、丁四位同学实验中得到如图所示的插针结果，由图可知：
①从图上看，肯定把针插错了的同学是 。
②从图上看，测量结果准确度最高的同学是 。
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＝eq \f(l,d)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＝eq \f(a,n－1).
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＝eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(a2－a1,n－1))).
(2)波长λ＝eq \f(d,l)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．
（2023•孝昌县校级模拟）（1）在用双缝干涉测量光的波长的实验中，如图所示，则a、b处的光学仪器分别是 。
A．透镜单缝
B．透镜双缝
C．单缝双缝
D．双缝单缝
（2）如果双缝间距是d，双缝到毛玻璃的距离是L，第二条亮纹到第六条亮纹间距是x．则光的波长是： （用x、d、L表示）。
（2023•道里区校级二模）在实验室用双缝干涉测光的波长，请按照题目要求回答下列问题：
（1）将表中的光学元件放在图1所示的光具座上，组装成用双缝干涉测光的波长的实验装置。
将白光光源放在光具座最左端，依次放置凸透镜和表1中其他光学元件，由左至右，各光学元件的排列顺序应为 （填写元件代号）。
（2）已知该装置中双缝间距d＝0.200mm，双缝到光屏的距离L＝0.500m，在光屏上得到的干涉图样如图2甲所示，分划板在图中A位置时螺旋测微器如图2乙所示：在B位置时螺旋测微器如图2丙所示，则其示数xB＝ mm。由以上所测数据可以得出该单色光的波长为 m（结果保留三位有效数字）。
（2023•嘉兴二模）实验题。
（1）在“验证机械能守恒定律”实验中，采用重锤自由下落的实验方案，经正确操作获得一条纸带如图1所示。实验所用打点计时器电源频率为50Hz，重锤质量m＝0.30kg，当地重力加速度g＝9.79m/s2，则打A点时纸带速度为 ，A点到B点过程中重力势能变化量为 （结果保留2位有效数字）。
（2）小姚同学用如图2所示的装置做“探究碰撞中的不变量”实验。
①关于滑块A、B的碰撞，下列说法正确的是 。
A．两个滑块碰撞前必须有一个静止
B．两个滑块碰撞后必须结合在一起
C．两个滑块碰撞后可结合在一起，也可分开
D．两滑块可以从整体静止到相互弹开
②实验中测得滑块A的质量为222.0g，滑块B的质量为216.0g，用50分度游标卡尺测量遮光条A的宽度，其读数如图3所示，则读数为 cm；滑块A从左向右通过光电门1后与静止的滑块B碰撞，碰后粘合成一体通过光电门2，遮光条A先后通过光电门1、2所对应的计时器读数分别如图4、图5所示（图中数值的单位是ms），则碰后滑块A、B的总动量为 kg•m/s（计算结果保留2位小数）。
（3）在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中：
①用单色光照射双缝后，在目镜中观察到如图所示的情形。若其他操作无误，则上述情形下测得的单色光波长将 （选填“偏大”、“不变”或“偏小”）；
②若想对图的情形进行调整，则需要的操作是 。
A．旋转毛玻璃屏
B．左右拨动拨杆
C．旋转测量头上的手轮
D．旋转遮光筒和测量头
（2023•香坊区校级一模）利用图1示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；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。
（1）实验前打开光源，调节光源的高度和角度，使它发出的光束沿着遮光筒的轴线把屏照亮；然后光具座上先放置b 和c ，再放置a （选填“双缝”“单缝”“滤光片”），就可以观察到单色光的双缝干涉图样。
（2）实验中已知双缝间的距离d＝0.3mm，双缝到光屏的距离L＝1.2m，某种单色光照射双缝时，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，此时手轮上的示数如图甲所示为 mm；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所示为 mm，则这种单色光的波长为 m（结果保留两位有效数字）。
（3）上述实验中，若仅将红色滤光片更换为蓝色滤光片，则相邻亮纹中心间距 （选填“增大”“减小”或“不变”）。
（2023•深圳一模）某实验小组使用图甲的装置测量某红色激光的波长。用光具座固定激光笔和刻有双缝的黑色纸板，双缝间的宽度d＝0.2mm。激光经过双缝后投射到光屏中的条纹如图乙所示，由刻度尺读出A、B两亮纹间的距离x＝ mm．通过激光测距仪测量出双缝到投影屏间的距离L＝2.0m，已知λd=ΔxL（Δx为相邻两条亮纹间的距离）则该激光的波长λ＝ m。如果用紫色激光重新实验，相邻亮纹间距会 （填“变大”、“变小”或“不变”）．
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m1eq \x\t(OP)＝m1eq \x\t(OM)＋m2eq \x\t(ON)，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
（2022•天津）某同学验证两个小球在斜槽末端碰撞时的动量守恒，实验装置如图1所示。A、B为两个直径相同的小球。实验时，不放B，让A从固定的斜槽上E点自由滚下，在水平面上得到一个落点位置；将B放置在斜槽末端，让A再次从斜槽上E点自由滚下，与B发生正碰，在水平面上又得到两个落点位置。三个落点位置标记为M、N、P。
（1）为了确认两个小球的直径相同，该同学用10分度的游标卡尺对它们的直径进行了测量，某次测量的结果如图2所示，其读数为 mm。
（2）下列关于实验的要求哪个是正确的 。
A．斜槽的末端必须是水平的
B．斜槽的轨道必须是光滑的
C．必须测出斜槽末端的高度
D．A、B的质量必须相同
（3）如果该同学实验操作正确且碰撞可视为弹性碰撞，A、B碰后在水平面上的落点位置分别为 、 。（填落点位置的标记字母）
（2022•浙江）“探究碰撞中的不变量”的实验装置如图所示，阻力很小的滑轨上有两辆小车A、B，给小车A一定速度去碰撞静止的小车B，小车A、B碰撞前后的速度大小可由速度传感器测得。
（1）实验应进行的操作有 。
A．测量滑轨的长度
B．测量小车的长度和高度
C．碰撞前将滑轨调成水平
（2）下表是某次实验时测得的数据：
由表中数据可知，碰撞后小车A、B所构成系统的总动量大小是 kg•m/s。（结果保留3位有效数字）
（2023•海口模拟）某同学利用气垫导轨验证动量守恒定律，实验装置如图所示。
（1）将滑块 A放置在气垫导轨上，打开气泵，待气流稳定后，调节气垫导轨的调节旋钮，下列哪些选项说明气垫导轨已调到水平 。
A．当气垫导轨与桌面平行时
B．轻推滑块 A，经过两个光电门的时间相等
C．直接用眼睛观察气垫导轨是否水平
D．滑块 A能在气垫导轨上保持静止
（2）测出滑块 A和遮光条的总质量为mA，滑块B和遮光条的总质量为mB，两遮光条的宽度相同。将滑块B静置于两光电门之间，将滑块 A静置于光电门1左侧，推动 A，使其获得水平向右的初速度，经过光电门1并与B发生碰撞，碰撞后 A被弹回，再次经过光电门1。光电门1先后记录的挡光时间分别为Δt1、Δt2，光电门2记录的挡光时间为Δt3，则实验中两滑块的质量应满足mA mB（选㙋“＞”“＜”或“＝”）。
（3）若碰撞过程中动量守恒，则满足的关系式是 。
（2023•贵州模拟）某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置进行实验，水平桌面上固定有一带刻度的水平导轨，在导轨B点固定有一个光电门，导轨AB粗糙，BC光滑，重力加速度为g。兴趣小组的实验步骤如下：
①测量固定在小滑块a上的窄挡光片宽度，测得宽度为d；
②选择一根适当的轻质弹簧，测量原长为L；
③滑块a和小球b用细线连接，中间夹被压缩了的轻质弹簧（为②中选择的弹簧），静止放置在导轨上，使滑块a到光电门的距离和小球b到导轨右侧的距离均大于L；
④烧断细线，滑块a最终停在水平导轨上E点（图中未画出），用刻度尺测出B、E两点之间的距离为s；
⑤记录滑块a通过光电门时挡光片的遮光时间t；
⑥小球b从水平导轨边缘飞出后，落在水平地面上的D点，用刻度尺测出水平导轨边缘距水平地面的高度为h及水平导轨边缘垂线与D点之间的水平距离x；
⑦改变弹簧压缩量，进行多次测量。
（1）若用该实验来验证“动量守恒定律”，还需测量的物理量有 ；则只需验证 （用你测量的物理量对应的字母和实验步骤中的字母表示）即可验证“动量守恒定律”。
（2）改变弹簧压缩量多次实验，该实验小组得到 s＝t﹣2的关系图像如图乙所示，图线的斜率为k，则导轨上B点左侧与滑块a之间的动摩擦因数大小为 （用上述实验数据字母表示）。
（2023•沧州一模）某高中物理兴趣小组设计了如图所示的装置来验证动量守恒定律。一长木板固定在水平桌面上，木板左端装有竖直挡板，轻弹簧的一端固定在竖直挡板上，长木板右端伸出桌面，右端点为O。半径为R的圆弧竖直放置在水平地面上，圆心为长木板右端点O。缓慢推动质量为m1的小球a，将弹簧从原长位置压缩至A点，释放后小球从木板右端点O水平抛出，落至右侧圆弧上。再把质量为m2、半径与小球a相同的小球b静止放在O点，小球a压缩弹簧后仍从A点释放，与小球b相碰后，两球分别落至右侧圆弧上。多次重复实验，得到两球落在圆弧上的三个平均位置分别为M、P、N。测得长木板右端点O与M、P、N三点的连线与竖直方向的夹角分别为α1、α2、α3。已知小球半径远小于圆弧半径。
（1）关于该实验，下列说法正确的有 。
A．小球a的质量必须大于小球b的质量
B．长木板必须做到尽可能的光滑
C．长木板必须水平放置
D．需测出圆弧半径R的具体数值
（2）若小球a第一次在圆弧上的落点为N，则小球b在圆弧上的落点为上图中的 点；验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为 （从题给m1、m2、g、α1、α2、α3、R中选择需要的物理量表示）。
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.[来源:学_科_网]
(4)根据V0＝eq \f(Vn,n)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＝eq \f(V,S)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＝eq \f(V,S).
4．数据处理
根据上面记录的数据，完成以下表格内容.
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.
（2023•台州二模）（1）某同学利用如图甲所示装置做“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验。如图乙所示的弹簧用毫米刻度尺测得的长度为 cm，口用两根不同规格的轻质弹簧a和b进行实验，得到弹力F与弹簧形变量x关系如图丙所示，关于图像分析下列说法正确的是 。
A.弹性限度内，弹簧a的劲度系数比b小
B.弹簧a的自重比弹簧b的大
C.弹簧a的原长一定比弹簧b的大
D.弹簧a的图像弯曲，是因为超过了弹簧的弹性限度
（2）①在“用油膜法估测分子的大小”实验中，所选用的油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中含有纯油酸5mL。用注射器测得1mL上述溶液有75滴。把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，测得水面稳定后的油膜面积为99cm2，可算出一滴溶液中含有纯油酸的体积为 ml，油酸分子的直径约为 m。（结果均保留一位有效数字）
②某同学最终得到的油酸分子直径数值和其他同学相比明显偏大，其原因可能是 。
A.水面上痱子粉撒的较多，油膜未充分展开
B.使用了长时间放置且未密封保存的油酸酒精溶液
C.计算油酸膜面积时，错将所有不完整的方格作为完整方格处理
D.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为纯油酸的体积进行计算
（2023•濠江区校级模拟）在“用油膜法估测分子大小”的实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每V1体积溶液中有纯油酸体积V2，用注射器和量筒测得V0体积上述溶液有n滴，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，图中每个小正方形格的边长为a，则可求得：
（1）油酸薄膜的面积S＝ ；
（2）油酸分子的直径是 ；（用V1、V2、V0、n、S表示）
（3）某同学实验中最终得到的油酸分子直径数据偏大，可能是由于 ；
A．油膜中含有大量未溶解的酒精
B．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格
C．用注射器和量筒测V0体积溶液滴数时多记录了几滴
D．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开
（2023•毕节市模拟）某同学用油膜法估测分子直径大小，实验步骤如下：
①将体积为V0的纯油酸溶于酒精，稀释成总体积为V的油酸酒精溶液。用注射器吸取该溶液，一滴一滴地滴入小量筒中，滴入N滴时，记录体积为V1；
②在边长为40﹣50cm的浅盘里倒入2.5cm深的水，将痱子粉均匀撒在水面上；
③用注射器往水面上滴1滴上述溶液，当油酸形成的薄膜形状稳定后，将透明玻璃板盖在浅盘上，用彩色笔在玻璃板上描出油酸薄膜的形状；
④将画有油酸薄膜轮廓形状的玻璃板置于坐标纸上，坐标纸的最小正方形边长为a。
计算出轮廓范围内最小正方形的总个数为n，不足半个的舍去，多于半个的算一个；
实验步骤①中，稀释油酸的目的是 ，油酸分子的直径表达式d＝ 。假设用注射器吸取油酸酒精溶液滴入小量筒中时，滴数少记了几滴，由此计算出来的d将 （填“偏大”、“偏小”或“不变”）。元件代号
A
B
C
D
元件名称
双缝
光屏
单缝
滤光片
A的质量/kg
B的质量/kg
碰撞前A的速度大小/（m•s﹣1）
碰撞后A的速度大小/（m•s﹣1）
碰撞后B的速度大小/（m•s﹣1）
0.200
0.300
1.010
0.200
0.800
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
第38讲 物理实验（三）
目录
TOC \ "1-3" \h \z \u \l "_Tc136018282" 实验8 测定玻璃的折射率 PAGEREF _Tc136018282 \h 1
\l "_Tc136018283" 实验9 用双缝干涉测量光的波长 PAGEREF _Tc136018283 \h 9
\l "_Tc136018284" 实验10 验证动量守恒定律 PAGEREF _Tc136018284 \h 17
\l "_Tc136018285" 实验11 用油膜法估测分子的大小 PAGEREF _Tc136018285 \h 24
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＝eq \f(sinθ1,sinθ2)或n＝eq \f(PN,QN′)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eq \f(sinθ1,sinθ2)，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eq \f(sinθ1,sinθ2)，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＝eq \f(sinθ1,sinθ2)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＝eq \f(EH,OE)，sinθ2＝eq \f(E′H′,OE′)，OE＝OE′＝R，则n＝eq \f(sinθ1,sinθ2)＝eq \f(EH,E′H′).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．
（2021•乙卷）用插针法测量上、下表面平行的玻璃砖的折射率。实验中用A、B两个大头针确定入射光路，C、D两个大头针确定出射光路，O和O′分别是入射点和出射点。如图（a）所示。测得玻璃砖厚度为h＝15.0mm；A到过O点的法线OM的距离AM＝10.0mm，M到玻璃砖的距离MO＝20.0mm，O′到OM的距离为s＝5.0mm。
（ⅰ）求玻璃砖的折射率；
（ⅱ）用另一块材料相同，但上下两表面不平行的玻璃砖继续实验，玻璃砖的截面如图（b）所示。光从上表面入射，入射角从0逐渐增大，达到45°时，玻璃砖下表面的出射光线恰好消失。求此玻璃砖上下表面的夹角。
【解答】解：（i）如图（a）所示，由几何知识可得：
入射角的正切值tani=AMMO=，所以入射角的正弦值sini=55
折射角的正切值tanr=sℎ=，所以折射角的正弦值sinr=1010
玻璃砖的折射率n=sinisinr=55×1010=2
（ii）如图（b）所示，由折射率公式可得：
n=sinαsinβ，其中入射角α＝45°
解得折射角的正弦值sinβ=sinαn=222=12，则折射角β＝30°
由题意可知：折射光线出玻璃砖下表面时，折射光线与法线的夹角为临界角C，
据sinC=1n=12=22可得：临界角C＝45°
由几何知识可得玻璃砖上下表面的夹角θ＝180°﹣90°﹣[β+（90°﹣C）]＝90°﹣（30°+45°）＝15°
答：（ⅰ）玻璃砖的折射率为2；
（ⅱ）玻璃砖上下表面的夹角15°.
（2023•丰台区二模）物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。
例如：
（1）用游标卡尺测金属小球的直径，示数如图1所示，该小球的直径为 13.7 mm。
（2）某同学用插针法测定玻璃砖的折射率，做出光路图如图2所示。光线与玻璃砖表面和分别交于O点和P点，他以O点为圆心、线段OP长度为半径做圆，该圆与入射光线交于A点。过A点和P点做法线的垂线，垂足分别为B点和Q点。则该玻璃砖的折射率为 A （选填选项前字母）。
A.n=ABPQ
B.n=OBOQ
C.n=PQOA
D.n=ABOP
（3）某同学利用如图3甲所示装置测量物块与木板之间的动摩擦因数。实验台上固定一个力传感器，传感器用细线拉住物块，物块放置在水平的长木板上。水平向左拉动木板，物块相对实验台静止，记录下传感器的示数在物块上放置数量不同的砝码，改变物块和砝码的总质量m，得到多组数据，做出F﹣m图像如图3乙所示。已知直线的斜率为k，重力加速度为g。
①水平向左拉动木板，在物块相对实验台静止的过程中，下列说法正确的是 BC 。
A.物块受到的是静摩擦力
B.物块受到的是滑动摩擦力
C.实验时可以加速拉动木板
D.传感器测量的就是物块所受的摩擦力
②物块和长木板之间的动摩擦因数μ＝ kg （用k和g表示）。
【解答】解：（1）10等分游标卡尺的精确度为0.1mm，小球直径d＝13mm+7×0.1mm＝13.7mm；
（2）由图2结合数学知识，入射角的正弦sin∠AOB=ADR
折射角的正弦sin∠POQ=PQR
根据折射定律n=sin∠AOBsin∠POQ=ADR×RPQ=ADPQ
综上分析，故A正确，BCD错误。
故选：A。
（3）①AB.物块与木板之间有相对运动，因此物块受到的是滑动摩擦力，故A错误，B正确；
C.根据滑动摩擦力公式，物块受到的摩擦力f＝μmg，可见物块受到的摩擦力与木板的运动速度无关，故C正确；
D.传感器测量的就是物块所受绳子的拉力，故D错误。
故选：BC。
②物块始终相对于实验台面处于静止状态，根据平衡条件F＝μmg＝μg•m
结合F﹣m图像可知，图像的斜率k＝μg
因此动摩擦因数μ=kg
故答案为：（1）13.7；（2）A；（3）①BC；②kg。
（2023•贵阳三模）某同学测量玻璃砖的折射率。
①图甲、图乙是实验过程中玻璃砖放置的两种方式，其中正确的是 图乙 （选填“图甲”或“图乙”）。
②图丙是实验过程中拍摄的一张照片，其中O是入射光线与玻璃砖界面的交点，a、b两点到O点的距离相等，根据图丙，并利用刻度尺量出两个量即可算出玻璃砖折射率，这两个量是 两条垂线ac和bd的长度 。
③该玻璃砖折射率为 1.5 （保留2位有效数字，用三角函数表示不得分）。
【解答】解：①玻璃砖应该平放在水平桌面上面，则正确的是图乙；
②由ab两点分别向虚线（法线）引垂线，则用刻度尺量的两条垂线ac和bd的长度；
③该玻璃砖折射率为n=sin∠acsin∠bd=acabdb=acbd=
故答案为：①图乙；②两条垂线ac和bd的长度；③1.5。
（2023•电白区校级一模）长方体形状的玻璃砖有一个表面镀银（光线不能透过），现利用“插针法”测定此玻璃砖的折射率。如图甲所示，实验时，先将玻璃砖平放到水平面内的白纸上，镀银面与纸面垂直。贴着玻璃砖前后两个面在纸上画出直线m1m2和k1k2，其中m1m2侧为镀银面。然后在白纸上竖直插上两枚大头针P1，P2。
（1）准备插第三枚大头针时，应在 k1k2 侧观察（选填“m1m2”或“k1k2”）；
（2）插第三枚大头针时，这枚大头针应 C ；
A.只挡住P1的像
B.只挡住P2的像
C.同时挡住P1和P2的像
（3）插完所需大头针，补全光路。图乙为光路的一部分，A1，B1均为光路上的点，过A1，B1作直线k1k2的垂线，垂足分别为A2，B2，已知图中A1O＝B1O，则玻璃砖的折射率可表示为 A 。
A.A2OB2O
B.B2OA2O
C.A1A2B1B2
D.B1B2A1A2
【解答】解：（1）确定第三枚大头针P3位置的作图方法：由于m1m2表面镀银，只能反射，所以光路为：入射光线、经过k1k2的折射光线、经过m1m2的反射光线、再次经过k1k2的折射后的出射光线，作出此光路，即可标出P3的位置，则
准备插第三枚大头针时，应在k1k2侧观察；
（2）插第三枚大头针时，这枚大头针应同时挡住P1和P2的像，故AB错误，C正确。
故选：C。
（3）根据折射定律可得n=sinisinr=A2OA1OB2OB1O=A2OB2O，故A正确，BCD错误。
故选：A。
故答案为：（1）k1k2；（2）C；（3）A
（2022•朝阳区校级三模）在“测定玻璃的折射率”的实验中，实验小组在白纸上放好玻璃砖MNPQ，画出玻璃砖与空气的两个界面aa'和bb'。
（1）实验小组内的三位学生在实验中：
①第一位学生在纸上正确画出了玻璃砖的两个折射面aa′和bb′。因不慎碰动了玻璃砖，使它向aa′方向平移了一点（如图1所示），以后的操作都正确无误，并仍以aa′和bb′为折射面画出了光路图，这样测出的折射率n的值将 不变 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
②第二位学生为了避免笔尖触划玻璃砖的折射面，画出的aa′和bb′都比实际的折射面向外侧平移了一些（如图2所示）以后的操作都正确无误，并仍以aa′和bb′为折射面画出了光路图，这样测出的折射率n的值将 偏小 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
③第三位学生的操作和所画的光路图都正确无误，只是所用的玻璃砖的两个折射面不平行（如图3所示）。用这块玻璃砖测出的折射率n的值将 不变 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
（2）另一实验小组的甲、乙、丙、丁四位同学实验中得到如图所示的插针结果，由图可知：
①从图上看，肯定把针插错了的同学是 甲、乙 。
②从图上看，测量结果准确度最高的同学是 丁 。
【解答】解：（1）如图甲可知，第一位学生的作画结果中，光线的入射角和折射角测量准确，所以折射率n的值不变。
如图乙可知，第二位学生的作画结果中，光线的入射角测量准确，折射角测量偏大，所以折射率n的值偏小。
第三位学生的作画结果中，光线的入射角和折射角测量准确，所以折射率n的值不变。
（2）甲同学的图中P1、P2连线与玻璃砖的交点和P3、P4连线与玻璃砖的交点的连线与玻璃面垂直，所以肯定是把针插错了。乙同学的图中P1、P2、P3、P4的连线在同一直线上，所以肯定是把针插错了。
丁同学P1、P2之间的距离和P3、P4之间距离较大，误差较小，所以测量结果准确度最高；
故答案为：（1）不变，偏小，不变；（2）甲、乙；丁
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＝eq \f(l,d)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＝eq \f(a,n－1).
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＝eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(a2－a1,n－1))).
(2)波长λ＝eq \f(d,l)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．
（2023•孝昌县校级模拟）（1）在用双缝干涉测量光的波长的实验中，如图所示，则a、b处的光学仪器分别是 C 。
A．透镜单缝
B．透镜双缝
C．单缝双缝
D．双缝单缝
（2）如果双缝间距是d，双缝到毛玻璃的距离是L，第二条亮纹到第六条亮纹间距是x．则光的波长是： xd4L （用x、d、L表示）。
【解答】解：（1）在用双缝干涉测量光的波长的实验中，装置从左到右依次为：光源、滤光片、单缝、双缝、毛玻璃和目镜。故a、b处的光学仪器分别是单缝和双缝。故C正确，ABD错误，故选：C。
（2）第二条亮纹到第六条亮纹间距是x，则条纹间距Δx=x6−2=x4
根据Δx=Ldλ
可得λ=xd4L
故答案为：（1）C；（2）xd4L。
（2023•道里区校级二模）在实验室用双缝干涉测光的波长，请按照题目要求回答下列问题：
（1）将表中的光学元件放在图1所示的光具座上，组装成用双缝干涉测光的波长的实验装置。
将白光光源放在光具座最左端，依次放置凸透镜和表1中其他光学元件，由左至右，各光学元件的排列顺序应为 DCAB （填写元件代号）。
（2）已知该装置中双缝间距d＝0.200mm，双缝到光屏的距离L＝0.500m，在光屏上得到的干涉图样如图2甲所示，分划板在图中A位置时螺旋测微器如图2乙所示：在B位置时螺旋测微器如图2丙所示，则其示数xB＝ 5.880 mm。由以上所测数据可以得出该单色光的波长为 4.75×10﹣7 m（结果保留三位有效数字）。
【解答】解：（1）实验室用双缝干涉测光的波长实验，由左至右，各光学元件的排列顺序应为滤光片、单缝、双缝、光屏，故顺序为DCAB；
（2）螺旋测微器的最小分度值为0.01mm，图中B位置时固定刻度读数为5.5mm，可动刻度读数为38.0×0.01mm，螺旋测微器的读数为xB＝5.5mm+38.0×0.01mm＝5.880mm
图中A位置时固定刻度读数为1mm，可动刻度读数为12.8×0.01mm，螺旋测微器的读数为xA＝1mm+12.8×0.01mm＝1.128mm
则相邻条纹间距为Δx=xB−xA4
根据条纹间距公式Δx=dL⋅λ
可得λ=ΔxLd
代入数据联立解得λ≈4.75×10﹣7m
故答案为：（1）DCAB；（2）5.880，4.75×10﹣7。
（2023•嘉兴二模）实验题。
（1）在“验证机械能守恒定律”实验中，采用重锤自由下落的实验方案，经正确操作获得一条纸带如图1所示。实验所用打点计时器电源频率为50Hz，重锤质量m＝0.30kg，当地重力加速度g＝9.79m/s2，则打A点时纸带速度为 0.50m/s ，A点到B点过程中重力势能变化量为 0.29J （结果保留2位有效数字）。
（2）小姚同学用如图2所示的装置做“探究碰撞中的不变量”实验。
①关于滑块A、B的碰撞，下列说法正确的是 CD 。
A．两个滑块碰撞前必须有一个静止
B．两个滑块碰撞后必须结合在一起
C．两个滑块碰撞后可结合在一起，也可分开
D．两滑块可以从整体静止到相互弹开
②实验中测得滑块A的质量为222.0g，滑块B的质量为216.0g，用50分度游标卡尺测量遮光条A的宽度，其读数如图3所示，则读数为 0.510 cm；滑块A从左向右通过光电门1后与静止的滑块B碰撞，碰后粘合成一体通过光电门2，遮光条A先后通过光电门1、2所对应的计时器读数分别如图4、图5所示（图中数值的单位是ms），则碰后滑块A、B的总动量为 0.12 kg•m/s（计算结果保留2位小数）。
（3）在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中：
①用单色光照射双缝后，在目镜中观察到如图所示的情形。若其他操作无误，则上述情形下测得的单色光波长将 偏大 （选填“偏大”、“不变”或“偏小”）；
②若想对图的情形进行调整，则需要的操作是 D 。
A．旋转毛玻璃屏
B．左右拨动拨杆
C．旋转测量头上的手轮
D．旋转遮光筒和测量头
【解答】解：（1）根据中间时刻的瞬时速度等于这段过程的平均速度，打点计时器电源频率为50Hz，故0.02s打一个点，则打A点时纸带速度为vA=2.00×10−20.04m/s=0.50m/s
由纸带读数可知xAB＝10.69﹣0.80cm＝9.89cm
所以A点到B点过程中重力势能变化量ΔEP＝mgxAB＝0.30kg×9.79m/s2×9.89×10﹣2m≈0.29J
（2）①在验证碰撞过程中的动量守恒定律时，对两个物体碰撞前后的速度没有要求，可以都是运动的，也可以其中一个是静止的，还可以两滑块从原来静止到相互分开；同时对碰撞后的速度也没有要求，可以碰后粘在一起，也可以碰撞后分开，故AB错误，CD正确；
故选：CD。
②50等分的游标卡尺最小分度值为0.02mm，主尺读数5mm，游标尺读数5×0.02mm，游标卡尺不估读，则游标卡尺的读数为5mm+5×0.02mm＝5.10mm＝0.510cm
遮光条A通过光电门2所对应的计时器读数为18.77mm，则碰后的速度为v=dt=0.510×10−218.77×10−3m/s≈0.272m/s
则碰后滑块A、B的总动量为p＝（mA+mB）v＝0.438kg×0.272m/s≈0.12kg•m/s
（3）①在目镜中观察到如图所示的情形，会导致条纹间距测量偏大，由公式Δx=Ldλ，可知导致测得的单色光波长偏大；
②A．毛玻璃屏在本实验中的作用是产生漫反射，使图样更明显，故A错误；
B．拨动拨杆的作用是为了使单缝和双缝平行，获得清晰的干涉图样，因为已有清晰图样，不用调节，故B错误；
C．旋转测量头上的手轮是为了测距，故C错误；
D．旋转遮光筒和测量头使分划线与干涉条纹平行，故D正确；
故选：D。
故答案为：（1）0.50，0.29；（2）①CD；②0.510，0.12；（3）①偏大；②D。
（2023•香坊区校级一模）利用图1示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；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。
（1）实验前打开光源，调节光源的高度和角度，使它发出的光束沿着遮光筒的轴线把屏照亮；然后光具座上先放置b 单缝 和c 双缝 ，再放置a 滤光片 （选填“双缝”“单缝”“滤光片”），就可以观察到单色光的双缝干涉图样。
（2）实验中已知双缝间的距离d＝0.3mm，双缝到光屏的距离L＝1.2m，某种单色光照射双缝时，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，此时手轮上的示数如图甲所示为 2.332 mm；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为 15.375 mm，则这种单色光的波长为 6.5×10﹣7m m（结果保留两位有效数字）。
（3）上述实验中，若仅将红色滤光片更换为蓝色滤光片，则相邻亮纹中心间距 减小 （选填“增大”“减小”或“不变”）。
【解答】解：（1）观察单色光的双缝干涉实验中，通过滤光片获得单色光，通过单缝获得线光源，通过双缝获得相干光源，故光具座上先放置单缝b 和单缝c，再放置双缝a，就可以观察到单色光的双缝干涉图样。
（2）螺旋测微器的最小分度值为0.01mm，甲图固定刻度读数为2mm，可动刻度读数为33.2×0.01mm＝0.332mm，则甲图读数为2mm+0.332mm＝2.332mm；乙图固定刻度读数为15mm，可动刻度读数为37.5×0.01mm＝0.375mm，则甲图读数为15mm+0.375mm＝15.375mm；
相邻条纹间距为：Δx=x6−x16−1=15.375−2.3325×10−3m=2.6×10﹣3m
则这种单色光的波长为：λ=dΔxL=0.3×10−3×2.6×10−31.2m=6.5×10﹣7m
（3）根据相邻条纹间距公式Δx=Ldλ，可知将红色滤光片更换为蓝色滤光片，波长减小，则相邻亮纹中心间距减小。
故答案为：（1）单缝，双缝，滤光片；（2）2.332，15.375，6.5×10﹣7；（3）减小。
（2023•深圳一模）某实验小组使用图甲的装置测量某红色激光的波长。用光具座固定激光笔和刻有双缝的黑色纸板，双缝间的宽度d＝0.2mm。激光经过双缝后投射到光屏中的条纹如图乙所示，由刻度尺读出A、B两亮纹间的距离x＝ 54.0 mm．通过激光测距仪测量出双缝到投影屏间的距离L＝2.0m，已知λd=ΔxL（Δx为相邻两条亮纹间的距离）则该激光的波长λ＝ 5.40×10﹣7 m。如果用紫色激光重新实验，相邻亮纹间距会 变小 （填“变大”、“变小”或“不变”）．
【解答】解：刻度尺的最小刻度值为1mm，由刻度尺读出A、B两亮纹间的距离为x＝79.0mm﹣25.0mm＝54.0mm。
由图乙可知Δx=x10=54.010mm=5.40mm
由Δx=Ldλ
可得λ=ΔxdL=5.40×10−3×0.2×10−32.0m=5.40×10−7m
如果用紫色激光重新实验，由于紫色激光的波长较小，由λd=ΔxL可知，d、L不变，则相邻亮纹间距会变小。
故答案为：54.0；5.40×10﹣7；变小。
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m1eq \x\t(OP)＝m1eq \x\t(OM)＋m2eq \x\t(ON)，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
（2022•天津）某同学验证两个小球在斜槽末端碰撞时的动量守恒，实验装置如图1所示。A、B为两个直径相同的小球。实验时，不放B，让A从固定的斜槽上E点自由滚下，在水平面上得到一个落点位置；将B放置在斜槽末端，让A再次从斜槽上E点自由滚下，与B发生正碰，在水平面上又得到两个落点位置。三个落点位置标记为M、N、P。
（1）为了确认两个小球的直径相同，该同学用10分度的游标卡尺对它们的直径进行了测量，某次测量的结果如图2所示，其读数为 10.5 mm。
（2）下列关于实验的要求哪个是正确的 A 。
A．斜槽的末端必须是水平的
B．斜槽的轨道必须是光滑的
C．必须测出斜槽末端的高度
D．A、B的质量必须相同
（3）如果该同学实验操作正确且碰撞可视为弹性碰撞，A、B碰后在水平面上的落点位置分别为 M 、 P 。（填落点位置的标记字母）
【解答】解：（1）游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标尺读数，游标卡尺是10分度，精确度为0.1mm，主尺读数为：10mm，游标尺读数为：0.1×5mm＝0.5mm，则读数为：10mm+0.5mm＝10.5mm；
（2）A、为了保证小球做平抛运动，斜槽末端必须水平，故A正确；
B、斜槽光滑与否实验不产生影响，同时也无法使接触面绝对光滑，故B错误；
C、实验中两小球做平抛运动，下落时间相同，不需要测量斜槽末端的高度，故C错误；
D、为了防止入射球反弹，应使入射球的质量大于被碰球的质量，故D错误。
故选：A；
（3）两球为弹性碰撞，N点为小球A单独滑下时的落点；碰撞后A球速度减小，B球速度增大，故A球落点为M点，B球落点为B点。
故答案为：（1）10.5；（2）A；（3）M；P。
（2022•浙江）“探究碰撞中的不变量”的实验装置如图所示，阻力很小的滑轨上有两辆小车A、B，给小车A一定速度去碰撞静止的小车B，小车A、B碰撞前后的速度大小可由速度传感器测得。
（1）实验应进行的操作有 C 。
A．测量滑轨的长度
B．测量小车的长度和高度
C．碰撞前将滑轨调成水平
（2）下表是某次实验时测得的数据：
由表中数据可知，碰撞后小车A、B所构成系统的总动量大小是 0.200 kg•m/s。（结果保留3位有效数字）
【解答】解：（1）AB、实验需要测量小车的速度与质量，不需要测量滑轨的长度、不需要测量小车的长度和高度，故AB错误；
C、系统所受合外力为零系统动量守恒，碰撞前将滑轨调成水平，故C正确。
（2）由于A的质量小于B的质量，碰撞后A反弹，以碰撞前A的速度方向为正方向，
碰撞后小车A、B所构成的系统总动量大小p＝mAvA+mBvB＝0.200×（﹣0.200）kg•m/s+0.300×0.800kg•m/s＝0.200kg•m/s
故答案为：（1）C；（2）0.200。
（2023•海口模拟）某同学利用气垫导轨验证动量守恒定律，实验装置如图所示。
（1）将滑块 A放置在气垫导轨上，打开气泵，待气流稳定后，调节气垫导轨的调节旋钮，下列哪些选项说明气垫导轨已调到水平 BD 。
A．当气垫导轨与桌面平行时
B．轻推滑块 A，经过两个光电门的时间相等
C．直接用眼睛观察气垫导轨是否水平
D．滑块 A能在气垫导轨上保持静止
（2）测出滑块 A和遮光条的总质量为mA，滑块B和遮光条的总质量为mB，两遮光条的宽度相同。将滑块B静置于两光电门之间，将滑块 A静置于光电门1左侧，推动 A，使其获得水平向右的初速度，经过光电门1并与B发生碰撞，碰撞后 A被弹回，再次经过光电门1。光电门1先后记录的挡光时间分别为Δt1、Δt2，光电门2记录的挡光时间为Δt3，则实验中两滑块的质量应满足mA ＜ mB（选㙋“＞”“＜”或“＝”）。
（3）若碰撞过程中动量守恒，则满足的关系式是 mA(1Δt1+1Δt2)=mB⋅1Δt3 。
【解答】解：（1）A、由于桌面不一定是水平的，则当气垫导轨与桌面平行时，气垫导轨不一定水平，故A错误；
B、轻推滑块A，经过两个光电门的时间相等，说明滑块A做匀速运动，则气垫导轨水平，故B正确；
C、直接用眼睛观察气垫导轨是否水平，误差太大，故C错误；
D、滑块A能在气垫导轨上保持静止，说明受力平衡，则气垫导轨水平，故D正确。
故选：BD。
（2）实验过程中，滑块A与滑块B碰撞后反向弹回，则有mA＜mB
（3）根据题意可知，滑块A碰撞之前的速度大小为：v1=dΔt1
碰撞之后的速度大小为：v1'=dΔt2
滑块B碰撞之后的速度大小为：v2=dΔt3
以向右方向为正方向，若系统动量守恒，则有：mAv1＝mBv2﹣mAv1'
整理可得：mA(1Δt1+1Δt2)=mB⋅1Δt3
即满足上式，则碰撞过程动量守恒。
故答案为：（1）BD；（2）＜；（3）mA(1Δt1+1Δt2)=mB⋅1Δt3。
（2023•贵州模拟）某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置进行实验，水平桌面上固定有一带刻度的水平导轨，在导轨B点固定有一个光电门，导轨AB粗糙，BC光滑，重力加速度为g。兴趣小组的实验步骤如下：
①测量固定在小滑块a上的窄挡光片宽度，测得宽度为d；
②选择一根适当的轻质弹簧，测量原长为L；
③滑块a和小球b用细线连接，中间夹被压缩了的轻质弹簧（为②中选择的弹簧），静止放置在导轨上，使滑块a到光电门的距离和小球b到导轨右侧的距离均大于L；
④烧断细线，滑块a最终停在水平导轨上E点（图中未画出），用刻度尺测出B、E两点之间的距离为s；
⑤记录滑块a通过光电门时挡光片的遮光时间t；
⑥小球b从水平导轨边缘飞出后，落在水平地面上的D点，用刻度尺测出水平导轨边缘距水平地面的高度为h及水平导轨边缘垂线与D点之间的水平距离x；
⑦改变弹簧压缩量，进行多次测量。
（1）若用该实验来验证“动量守恒定律”，还需测量的物理量有 滑块a和小球b的质量 ；则只需验证 madt=mbxg2ℎ （用你测量的物理量对应的字母和实验步骤中的字母表示）即可验证“动量守恒定律”。
（2）改变弹簧压缩量多次实验，该实验小组得到 s＝t﹣2的关系图像如图乙所示，图线的斜率为k，则导轨上B点左侧与滑块a之间的动摩擦因数大小为 d22kg （用上述实验数据字母表示）。
【解答】解：（1）滑块a和小球b被弹出过程，动量守恒，取向右为正方向，有：﹣mava+mbvb＝0
滑块a通过光电门的时间极短，速度大小为：va=dt
小球b离开水平轨道后做平抛运动，则水平速度大小为：vb=xt'=x2ℎg=xg2ℎ
则有：madt=mbxg2ℎ
该实验还需要测出滑块a和小球b的质量。
只要验证madt=mbxg2ℎ，即可验证“动量守恒定律”。
（2）滑块a在BE段做减速运动，根据动能定理有：μmags=12mava2
解得：s=d22μg⋅1t2
由图像可知：k=d22μg
解得：μ=d22kg
故答案为：（1）滑块a和小球b的质量，madt=mbxg2ℎ；（2）d22kg。
（2023•沧州一模）某高中物理兴趣小组设计了如图所示的装置来验证动量守恒定律。一长木板固定在水平桌面上，木板左端装有竖直挡板，轻弹簧的一端固定在竖直挡板上，长木板右端伸出桌面，右端点为O。半径为R的圆弧竖直放置在水平地面上，圆心为长木板右端点O。缓慢推动质量为m1的小球a，将弹簧从原长位置压缩至A点，释放后小球从木板右端点O水平抛出，落至右侧圆弧上。再把质量为m2、半径与小球a相同的小球b静止放在O点，小球a压缩弹簧后仍从A点释放，与小球b相碰后，两球分别落至右侧圆弧上。多次重复实验，得到两球落在圆弧上的三个平均位置分别为M、P、N。测得长木板右端点O与M、P、N三点的连线与竖直方向的夹角分别为α1、α2、α3。已知小球半径远小于圆弧半径。
（1）关于该实验，下列说法正确的有 AC 。
A．小球a的质量必须大于小球b的质量
B．长木板必须做到尽可能的光滑
C．长木板必须水平放置
D．需测出圆弧半径R的具体数值
（2）若小球a第一次在圆弧上的落点为N，则小球b在圆弧上的落点为上图中的 P 点；验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为 m1tanα3sinα3=m1tanα1sinα1+m2tanα2sinα2或m1tanα3csα3=m1tanα1csα1+m2tanα2csα2。 （从题给m1、m2、g、α1、α2、α3、R中选择需要的物理量表示）。
【解答】解：（1）A、为防止入射小球反弹，小球a的质量必须大于小球b的质量，故A正确；
B、只要入射球到达木板末端时速度相等即可，长木板没有必要光滑，故B错误；
C、小球离开木板做平抛运动，则长木板必须水平放置，故C正确；
D、计算过程中，圆弧半径R可以消掉，不需要测量，故D错误。
故选：AC。
（2）若小球a第一次在圆弧上的落点为N，小球a与小球b相碰后，由于小球b的速度大于小球a的速度，则小球b在圆弧上的落点为图中的P点。
测得斜槽末端与N点的连线与竖直方向的夹角为α3，由平抛规律，水平方向有：x1＝v0t1，竖直方向上有：y1=12gt12
设斜槽末端与N点的连线长度为R（即圆弧半径为R），由几何关系有：sinα3=x1R，csα3=y1R
联立解得：v0=gRtanα3sinα32
测得斜槽末端与P点的连线与竖直方向的夹角为α2，与M点的连线与竖直方向的夹角为α1，同理可得：v1=gRtanα1sinα12，v2=gRtanα2sinα22
由动量守恒定律得：m1v0＝m1v1+m2v2
化简可得：m1tanα3sinα3=m1tanα1sinα1+m2tanα2sinα2
或：m1tanα3csα3=m1tanα1csα1+m2tanα2csα2
故答案为：（1）AC；（2）P、m1tanα3sinα3=m1tanα1sinα1+m2tanα2sinα2或m1tanα3csα3=m1tanα1csα1+m2tanα2csα2。
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.[来源:学_科_网]
(4)根据V0＝eq \f(Vn,n)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＝eq \f(V,S)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＝eq \f(V,S).
4．数据处理
根据上面记录的数据，完成以下表格内容.
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.
（2023•台州二模）（1）某同学利用如图甲所示装置做“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验。如图乙所示的弹簧用毫米刻度尺测得的长度为 25.85 cm，口用两根不同规格的轻质弹簧a和b进行实验，得到弹力F与弹簧形变量x关系如图丙所示，关于图像分析下列说法正确的是 BD 。
A.弹性限度内，弹簧a的劲度系数比b小
B.弹簧a的自重比弹簧b的大
C.弹簧a的原长一定比弹簧b的大
D.弹簧a的图像弯曲，是因为超过了弹簧的弹性限度
（2）①在“用油膜法估测分子的大小”实验中，所选用的油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中含有纯油酸5mL。用注射器测得1mL上述溶液有75滴。把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，测得水面稳定后的油膜面积为99cm2，可算出一滴溶液中含有纯油酸的体积为 7×10﹣6 ml，油酸分子的直径约为 7×10﹣10 m。（结果均保留一位有效数字）
②某同学最终得到的油酸分子直径数值和其他同学相比明显偏大，其原因可能是 AD 。
A.水面上痱子粉撒的较多，油膜未充分展开
B.使用了长时间放置且未密封保存的油酸酒精溶液
C.计算油酸膜面积时，错将所有不完整的方格作为完整方格处理
D.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为纯油酸的体积进行计算
【解答】解：（1）弹簧长度的示数如图1所示：
刻度尺的分度值为1mm，弹簧的长度x＝258mm+0.1mm×5＝258.5mm＝25.85cm
F﹣x图像如图2所示：
A.根据胡克定律F＝k（x﹣x0）＝kx﹣kx0
可见F﹣x图像的斜率表示弹簧的劲度系数，因此ka＞kb，即弹性限度内，弹簧a的劲度系数比b大，故A错误；
B.图2中F﹣x图像的纵截距表示弹簧的自重，因此Ga＞Gb，即弹簧a的自重比弹簧b的大，故B正确；
C.图2中F﹣x图像的横截距表示弹簧的原长，因此xa0＝xb0，即弹簧a的原长等于弹簧b的原长，故C正确；
D.弹簧a的图像弯曲，是因为超过了弹簧的弹性限度，故D正确。
故选：BD。
（2）①油酸酒精溶液的浓度为c=5104=5×10−4
一滴油酸酒精溶液的体积V1=V0N=175mL
一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V=cV1=5×10−475mL=7×10−6mL
根据体积公式V＝Sd
油酸分子的直径d=VS=7×10−699cm≈7×10−8cm=7×10−10m
②A．若水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开，那么油酸膜偏小，则测得油酸分子直径偏大，故A正确；
B．油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度增大，则V取值偏小，导致d偏小，故B错误；
C．计算油膜面积时，错将所有不完整的方格作为完整方格处理，则S取值偏大，导致d偏小，故C错误；
D.将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算，则V取值偏大，导致d偏大，故D正确。
故选：AD。
故答案为：（1）25.85；BD；（2）①7×10﹣6；7×10﹣10；②BD。
（2023•濠江区校级模拟）在“用油膜法估测分子大小”的实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每V1体积溶液中有纯油酸体积V2，用注射器和量筒测得V0体积上述溶液有n滴，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，图中每个小正方形格的边长为a，则可求得：
（1）油酸薄膜的面积S＝ 71a2 ；
（2）油酸分子的直径是 V0V2nSV1 ；（用V1、V2、V0、n、S表示）
（3）某同学实验中最终得到的油酸分子直径数据偏大，可能是由于 BD ；
A．油膜中含有大量未溶解的酒精
B．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格
C．用注射器和量筒测V0体积溶液滴数时多记录了几滴
D．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开
【解答】解：（1）轮廓包围方格约为71个，一个方格的面积为a2，故油酸薄膜的面积为S＝71a2
（2）每滴溶液中含有纯油酸的体积为Vn=V0n•V2V1
则油酸分子的直径为d=VnS=V0V2nSV1
（3）A、如果油膜中含有大量未溶解的酒精，则油酸的实际面积比统计面积小，计算时采用统计的油酸面积S偏大，由d=VS可知，油酸分子直径d的计算值将比真实值偏小，故A错误；
B、如果计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，导致统计的油膜面积偏小，计算结果将偏大，故B正确；
C、用注射器和量筒测V0体积溶液滴数时多记录了几滴，则每一滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积的测量值偏小，计算结果将偏小，故C错误；
D、如果水面上痱子粉撒得较多，油酸没有充分展开，导致统计的油酸面积比充分展开的油酸面积小，计算结果将偏大，故D正确。
故选：BD。
故答案为：（1）71a2 （69a2～73a2均正确）；（2）V0V2nSV1；（3）BD。
（2023•毕节市模拟）某同学用油膜法估测分子直径大小，实验步骤如下：
①将体积为V0的纯油酸溶于酒精，稀释成总体积为V的油酸酒精溶液。用注射器吸取该溶液，一滴一滴地滴入小量筒中，滴入N滴时，记录体积为V1；
②在边长为40﹣50cm的浅盘里倒入2.5cm深的水，将痱子粉均匀撒在水面上；
③用注射器往水面上滴1滴上述溶液，当油酸形成的薄膜形状稳定后，将透明玻璃板盖在浅盘上，用彩色笔在玻璃板上描出油酸薄膜的形状；
④将画有油酸薄膜轮廓形状的玻璃板置于坐标纸上，坐标纸的最小正方形边长为a。
计算出轮廓范围内最小正方形的总个数为n，不足半个的舍去，多于半个的算一个；
实验步骤①中，稀释油酸的目的是 形成单分子油膜 ，油酸分子的直径表达式d＝ V0V1nNVa2 。假设用注射器吸取油酸酒精溶液滴入小量筒中时，滴数少记了几滴，由此计算出来的d将 偏大 （填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
【解答】解：实验步骤①中，稀释油酸的目的是形成单分子油膜。
一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积V纯=V1NVV0
油膜面积s＝na2
所以油酸分子的直径表达式d=V纯s=V0V1nNVa2
由d=V纯s=V0V1nNVa2
可知滴数少记了几滴，即N偏小时，d偏大。
故答案为：形成单分子油膜； V0V1nNVa2；偏大。
元件代号
A
B
C
D
元件名称
双缝
光屏
单缝
滤光片
A的质量/kg
B的质量/kg
碰撞前A的速度大小/（m•s﹣1）
碰撞后A的速度大小/（m•s﹣1）
碰撞后B的速度大小/（m•s﹣1）
0.200
0.300
1.010
0.200
0.800
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
目录
TOC \ "1-3" \h \z \u \l "_Tc136018282" 实验8 测定玻璃的折射率 PAGEREF _Tc136018282 \h 1
\l "_Tc136018283" 实验9 用双缝干涉测量光的波长 PAGEREF _Tc136018283 \h 6
\l "_Tc136018284" 实验10 验证动量守恒定律 PAGEREF _Tc136018284 \h 11
\l "_Tc136018285" 实验11 用油膜法估测分子的大小 PAGEREF _Tc136018285 \h 16
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＝eq \f(sinθ1,sinθ2)或n＝eq \f(PN,QN′)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eq \f(sinθ1,sinθ2)，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eq \f(sinθ1,sinθ2)，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＝eq \f(sinθ1,sinθ2)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＝eq \f(EH,OE)，sinθ2＝eq \f(E′H′,OE′)，OE＝OE′＝R，则n＝eq \f(sinθ1,sinθ2)＝eq \f(EH,E′H′).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．
（2021•乙卷）用插针法测量上、下表面平行的玻璃砖的折射率。实验中用A、B两个大头针确定入射光路，C、D两个大头针确定出射光路，O和O′分别是入射点和出射点。如图（a）所示。测得玻璃砖厚度为h＝15.0mm；A到过O点的法线OM的距离AM＝10.0mm，M到玻璃砖的距离MO＝20.0mm，O′到OM的距离为s＝5.0mm。
（ⅰ）求玻璃砖的折射率；
（ⅱ）用另一块材料相同，但上下两表面不平行的玻璃砖继续实验，玻璃砖的截面如图（b）所示。光从上表面入射，入射角从0逐渐增大，达到45°时，玻璃砖下表面的出射光线恰好消失。求此玻璃砖上下表面的夹角。
（2023•丰台区二模）物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。
例如：
（1）用游标卡尺测金属小球的直径，示数如图1所示，该小球的直径为 mm。
（2）某同学用插针法测定玻璃砖的折射率，做出光路图如图2所示。光线与玻璃砖表面和分别交于O点和P点，他以O点为圆心、线段OP长度为半径做圆，该圆与入射光线交于A点。过A点和P点做法线的垂线，垂足分别为B点和Q点。则该玻璃砖的折射率为 （选填选项前字母）。
A.n=ABPQ
B.n=OBOQ
C.n=PQOA
D.n=ABOP
（3）某同学利用如图3甲所示装置测量物块与木板之间的动摩擦因数。实验台上固定一个力传感器，传感器用细线拉住物块，物块放置在水平的长木板上。水平向左拉动木板，物块相对实验台静止，记录下传感器的示数在物块上放置数量不同的砝码，改变物块和砝码的总质量m，得到多组数据，做出F﹣m图像如图3乙所示。已知直线的斜率为k，重力加速度为g。
①水平向左拉动木板，在物块相对实验台静止的过程中，下列说法正确的是 。
A.物块受到的是静摩擦力
B.物块受到的是滑动摩擦力
C.实验时可以加速拉动木板
D.传感器测量的就是物块所受的摩擦力
②物块和长木板之间的动摩擦因数μ＝ （用k和g表示）。
（2023•贵阳三模）某同学测量玻璃砖的折射率。
①图甲、图乙是实验过程中玻璃砖放置的两种方式，其中正确的是 （选填“图甲”或“图乙”）。
②图丙是实验过程中拍摄的一张照片，其中O是入射光线与玻璃砖界面的交点，a、b两点到O点的距离相等，根据图丙，并利用刻度尺量出两个量即可算出玻璃砖折射率，这两个量是 。
③该玻璃砖折射率为 （保留2位有效数字，用三角函数表示不得分）。
（2023•电白区校级一模）长方体形状的玻璃砖有一个表面镀银（光线不能透过），现利用“插针法”测定此玻璃砖的折射率。如图甲所示，实验时，先将玻璃砖平放到水平面内的白纸上，镀银面与纸面垂直。贴着玻璃砖前后两个面在纸上画出直线m1m2和k1k2，其中m1m2侧为镀银面。然后在白纸上竖直插上两枚大头针P1，P2。
（1）准备插第三枚大头针时，应在 侧观察（选填“m1m2”或“k1k2”）；
（2）插第三枚大头针时，这枚大头针应 ；
A.只挡住P1的像
B.只挡住P2的像
C.同时挡住P1和P2的像
（3）插完所需大头针，补全光路。图乙为光路的一部分，A1，B1均为光路上的点，过A1，B1作直线k1k2的垂线，垂足分别为A2，B2，已知图中A1O＝B1O，则玻璃砖的折射率可表示为 。
A.A2OB2O B.B2OA2O C.A1A2B1B2 D.B1B2A1A2
（2022•朝阳区校级三模）在“测定玻璃的折射率”的实验中，实验小组在白纸上放好玻璃砖MNPQ，画出玻璃砖与空气的两个界面aa'和bb'。
（1）实验小组内的三位学生在实验中：
①第一位学生在纸上正确画出了玻璃砖的两个折射面aa′和bb′。因不慎碰动了玻璃砖，使它向aa′方向平移了一点（如图1所示），以后的操作都正确无误，并仍以aa′和bb′为折射面画出了光路图，这样测出的折射率n的值将 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
②第二位学生为了避免笔尖触划玻璃砖的折射面，画出的aa′和bb′都比实际的折射面向外侧平移了一些（如图2所示）以后的操作都正确无误，并仍以aa′和bb′为折射面画出了光路图，这样测出的折射率n的值将 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
③第三位学生的操作和所画的光路图都正确无误，只是所用的玻璃砖的两个折射面不平行（如图3所示）。用这块玻璃砖测出的折射率n的值将 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
（2）另一实验小组的甲、乙、丙、丁四位同学实验中得到如图所示的插针结果，由图可知：
①从图上看，肯定把针插错了的同学是 。
②从图上看，测量结果准确度最高的同学是 。
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＝eq \f(l,d)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＝eq \f(a,n－1).
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＝eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(a2－a1,n－1))).
(2)波长λ＝eq \f(d,l)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．
（2023•孝昌县校级模拟）（1）在用双缝干涉测量光的波长的实验中，如图所示，则a、b处的光学仪器分别是 。
A．透镜单缝
B．透镜双缝
C．单缝双缝
D．双缝单缝
（2）如果双缝间距是d，双缝到毛玻璃的距离是L，第二条亮纹到第六条亮纹间距是x．则光的波长是： （用x、d、L表示）。
（2023•道里区校级二模）在实验室用双缝干涉测光的波长，请按照题目要求回答下列问题：
（1）将表中的光学元件放在图1所示的光具座上，组装成用双缝干涉测光的波长的实验装置。
将白光光源放在光具座最左端，依次放置凸透镜和表1中其他光学元件，由左至右，各光学元件的排列顺序应为 （填写元件代号）。
（2）已知该装置中双缝间距d＝0.200mm，双缝到光屏的距离L＝0.500m，在光屏上得到的干涉图样如图2甲所示，分划板在图中A位置时螺旋测微器如图2乙所示：在B位置时螺旋测微器如图2丙所示，则其示数xB＝ mm。由以上所测数据可以得出该单色光的波长为 m（结果保留三位有效数字）。
（2023•嘉兴二模）实验题。
（1）在“验证机械能守恒定律”实验中，采用重锤自由下落的实验方案，经正确操作获得一条纸带如图1所示。实验所用打点计时器电源频率为50Hz，重锤质量m＝0.30kg，当地重力加速度g＝9.79m/s2，则打A点时纸带速度为 ，A点到B点过程中重力势能变化量为 （结果保留2位有效数字）。
（2）小姚同学用如图2所示的装置做“探究碰撞中的不变量”实验。
①关于滑块A、B的碰撞，下列说法正确的是 。
A．两个滑块碰撞前必须有一个静止
B．两个滑块碰撞后必须结合在一起
C．两个滑块碰撞后可结合在一起，也可分开
D．两滑块可以从整体静止到相互弹开
②实验中测得滑块A的质量为222.0g，滑块B的质量为216.0g，用50分度游标卡尺测量遮光条A的宽度，其读数如图3所示，则读数为 cm；滑块A从左向右通过光电门1后与静止的滑块B碰撞，碰后粘合成一体通过光电门2，遮光条A先后通过光电门1、2所对应的计时器读数分别如图4、图5所示（图中数值的单位是ms），则碰后滑块A、B的总动量为 kg•m/s（计算结果保留2位小数）。
（3）在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中：
①用单色光照射双缝后，在目镜中观察到如图所示的情形。若其他操作无误，则上述情形下测得的单色光波长将 （选填“偏大”、“不变”或“偏小”）；
②若想对图的情形进行调整，则需要的操作是 。
A．旋转毛玻璃屏
B．左右拨动拨杆
C．旋转测量头上的手轮
D．旋转遮光筒和测量头
（2023•香坊区校级一模）利用图1示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；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。
（1）实验前打开光源，调节光源的高度和角度，使它发出的光束沿着遮光筒的轴线把屏照亮；然后光具座上先放置b 和c ，再放置a （选填“双缝”“单缝”“滤光片”），就可以观察到单色光的双缝干涉图样。
（2）实验中已知双缝间的距离d＝0.3mm，双缝到光屏的距离L＝1.2m，某种单色光照射双缝时，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，此时手轮上的示数如图甲所示为 mm；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所示为 mm，则这种单色光的波长为 m（结果保留两位有效数字）。
（3）上述实验中，若仅将红色滤光片更换为蓝色滤光片，则相邻亮纹中心间距 （选填“增大”“减小”或“不变”）。
（2023•深圳一模）某实验小组使用图甲的装置测量某红色激光的波长。用光具座固定激光笔和刻有双缝的黑色纸板，双缝间的宽度d＝0.2mm。激光经过双缝后投射到光屏中的条纹如图乙所示，由刻度尺读出A、B两亮纹间的距离x＝ mm．通过激光测距仪测量出双缝到投影屏间的距离L＝2.0m，已知λd=ΔxL（Δx为相邻两条亮纹间的距离）则该激光的波长λ＝ m。如果用紫色激光重新实验，相邻亮纹间距会 （填“变大”、“变小”或“不变”）．
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m1eq \x\t(OP)＝m1eq \x\t(OM)＋m2eq \x\t(ON)，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
（2022•天津）某同学验证两个小球在斜槽末端碰撞时的动量守恒，实验装置如图1所示。A、B为两个直径相同的小球。实验时，不放B，让A从固定的斜槽上E点自由滚下，在水平面上得到一个落点位置；将B放置在斜槽末端，让A再次从斜槽上E点自由滚下，与B发生正碰，在水平面上又得到两个落点位置。三个落点位置标记为M、N、P。
（1）为了确认两个小球的直径相同，该同学用10分度的游标卡尺对它们的直径进行了测量，某次测量的结果如图2所示，其读数为 mm。
（2）下列关于实验的要求哪个是正确的 。
A．斜槽的末端必须是水平的
B．斜槽的轨道必须是光滑的
C．必须测出斜槽末端的高度
D．A、B的质量必须相同
（3）如果该同学实验操作正确且碰撞可视为弹性碰撞，A、B碰后在水平面上的落点位置分别为 、 。（填落点位置的标记字母）
（2022•浙江）“探究碰撞中的不变量”的实验装置如图所示，阻力很小的滑轨上有两辆小车A、B，给小车A一定速度去碰撞静止的小车B，小车A、B碰撞前后的速度大小可由速度传感器测得。
（1）实验应进行的操作有 。
A．测量滑轨的长度
B．测量小车的长度和高度
C．碰撞前将滑轨调成水平
（2）下表是某次实验时测得的数据：
由表中数据可知，碰撞后小车A、B所构成系统的总动量大小是 kg•m/s。（结果保留3位有效数字）
（2023•海口模拟）某同学利用气垫导轨验证动量守恒定律，实验装置如图所示。
（1）将滑块 A放置在气垫导轨上，打开气泵，待气流稳定后，调节气垫导轨的调节旋钮，下列哪些选项说明气垫导轨已调到水平 。
A．当气垫导轨与桌面平行时
B．轻推滑块 A，经过两个光电门的时间相等
C．直接用眼睛观察气垫导轨是否水平
D．滑块 A能在气垫导轨上保持静止
（2）测出滑块 A和遮光条的总质量为mA，滑块B和遮光条的总质量为mB，两遮光条的宽度相同。将滑块B静置于两光电门之间，将滑块 A静置于光电门1左侧，推动 A，使其获得水平向右的初速度，经过光电门1并与B发生碰撞，碰撞后 A被弹回，再次经过光电门1。光电门1先后记录的挡光时间分别为Δt1、Δt2，光电门2记录的挡光时间为Δt3，则实验中两滑块的质量应满足mA mB（选㙋“＞”“＜”或“＝”）。
（3）若碰撞过程中动量守恒，则满足的关系式是 。
（2023•贵州模拟）某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置进行实验，水平桌面上固定有一带刻度的水平导轨，在导轨B点固定有一个光电门，导轨AB粗糙，BC光滑，重力加速度为g。兴趣小组的实验步骤如下：
①测量固定在小滑块a上的窄挡光片宽度，测得宽度为d；
②选择一根适当的轻质弹簧，测量原长为L；
③滑块a和小球b用细线连接，中间夹被压缩了的轻质弹簧（为②中选择的弹簧），静止放置在导轨上，使滑块a到光电门的距离和小球b到导轨右侧的距离均大于L；
④烧断细线，滑块a最终停在水平导轨上E点（图中未画出），用刻度尺测出B、E两点之间的距离为s；
⑤记录滑块a通过光电门时挡光片的遮光时间t；
⑥小球b从水平导轨边缘飞出后，落在水平地面上的D点，用刻度尺测出水平导轨边缘距水平地面的高度为h及水平导轨边缘垂线与D点之间的水平距离x；
⑦改变弹簧压缩量，进行多次测量。
（1）若用该实验来验证“动量守恒定律”，还需测量的物理量有 ；则只需验证 （用你测量的物理量对应的字母和实验步骤中的字母表示）即可验证“动量守恒定律”。
（2）改变弹簧压缩量多次实验，该实验小组得到 s＝t﹣2的关系图像如图乙所示，图线的斜率为k，则导轨上B点左侧与滑块a之间的动摩擦因数大小为 （用上述实验数据字母表示）。
（2023•沧州一模）某高中物理兴趣小组设计了如图所示的装置来验证动量守恒定律。一长木板固定在水平桌面上，木板左端装有竖直挡板，轻弹簧的一端固定在竖直挡板上，长木板右端伸出桌面，右端点为O。半径为R的圆弧竖直放置在水平地面上，圆心为长木板右端点O。缓慢推动质量为m1的小球a，将弹簧从原长位置压缩至A点，释放后小球从木板右端点O水平抛出，落至右侧圆弧上。再把质量为m2、半径与小球a相同的小球b静止放在O点，小球a压缩弹簧后仍从A点释放，与小球b相碰后，两球分别落至右侧圆弧上。多次重复实验，得到两球落在圆弧上的三个平均位置分别为M、P、N。测得长木板右端点O与M、P、N三点的连线与竖直方向的夹角分别为α1、α2、α3。已知小球半径远小于圆弧半径。
（1）关于该实验，下列说法正确的有 。
A．小球a的质量必须大于小球b的质量
B．长木板必须做到尽可能的光滑
C．长木板必须水平放置
D．需测出圆弧半径R的具体数值
（2）若小球a第一次在圆弧上的落点为N，则小球b在圆弧上的落点为上图中的 点；验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为 （从题给m1、m2、g、α1、α2、α3、R中选择需要的物理量表示）。
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.[来源:学_科_网]
(4)根据V0＝eq \f(Vn,n)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＝eq \f(V,S)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＝eq \f(V,S).
4．数据处理
根据上面记录的数据，完成以下表格内容.
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.
（2023•台州二模）（1）某同学利用如图甲所示装置做“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验。如图乙所示的弹簧用毫米刻度尺测得的长度为 cm，口用两根不同规格的轻质弹簧a和b进行实验，得到弹力F与弹簧形变量x关系如图丙所示，关于图像分析下列说法正确的是 。
A.弹性限度内，弹簧a的劲度系数比b小
B.弹簧a的自重比弹簧b的大
C.弹簧a的原长一定比弹簧b的大
D.弹簧a的图像弯曲，是因为超过了弹簧的弹性限度
（2）①在“用油膜法估测分子的大小”实验中，所选用的油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中含有纯油酸5mL。用注射器测得1mL上述溶液有75滴。把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，测得水面稳定后的油膜面积为99cm2，可算出一滴溶液中含有纯油酸的体积为 ml，油酸分子的直径约为 m。（结果均保留一位有效数字）
②某同学最终得到的油酸分子直径数值和其他同学相比明显偏大，其原因可能是 。
A.水面上痱子粉撒的较多，油膜未充分展开
B.使用了长时间放置且未密封保存的油酸酒精溶液
C.计算油酸膜面积时，错将所有不完整的方格作为完整方格处理
D.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为纯油酸的体积进行计算
（2023•濠江区校级模拟）在“用油膜法估测分子大小”的实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每V1体积溶液中有纯油酸体积V2，用注射器和量筒测得V0体积上述溶液有n滴，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，图中每个小正方形格的边长为a，则可求得：
（1）油酸薄膜的面积S＝ ；
（2）油酸分子的直径是 ；（用V1、V2、V0、n、S表示）
（3）某同学实验中最终得到的油酸分子直径数据偏大，可能是由于 ；
A．油膜中含有大量未溶解的酒精
B．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格
C．用注射器和量筒测V0体积溶液滴数时多记录了几滴
D．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开
（2023•毕节市模拟）某同学用油膜法估测分子直径大小，实验步骤如下：
①将体积为V0的纯油酸溶于酒精，稀释成总体积为V的油酸酒精溶液。用注射器吸取该溶液，一滴一滴地滴入小量筒中，滴入N滴时，记录体积为V1；
②在边长为40﹣50cm的浅盘里倒入2.5cm深的水，将痱子粉均匀撒在水面上；
③用注射器往水面上滴1滴上述溶液，当油酸形成的薄膜形状稳定后，将透明玻璃板盖在浅盘上，用彩色笔在玻璃板上描出油酸薄膜的形状；
④将画有油酸薄膜轮廓形状的玻璃板置于坐标纸上，坐标纸的最小正方形边长为a。
计算出轮廓范围内最小正方形的总个数为n，不足半个的舍去，多于半个的算一个；
实验步骤①中，稀释油酸的目的是 ，油酸分子的直径表达式d＝ 。假设用注射器吸取油酸酒精溶液滴入小量筒中时，滴数少记了几滴，由此计算出来的d将 （填“偏大”、“偏小”或“不变”）。元件代号
A
B
C
D
元件名称
双缝
光屏
单缝
滤光片
A的质量/kg
B的质量/kg
碰撞前A的速度大小/（m•s﹣1）
碰撞后A的速度大小/（m•s﹣1）
碰撞后B的速度大小/（m•s﹣1）
0.200
0.300
1.010
0.200
0.800
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
第38讲 物理实验（三）
目录
TOC \ "1-3" \h \z \u \l "_Tc136018282" 实验8 测定玻璃的折射率 PAGEREF _Tc136018282 \h 1
\l "_Tc136018283" 实验9 用双缝干涉测量光的波长 PAGEREF _Tc136018283 \h 9
\l "_Tc136018284" 实验10 验证动量守恒定律 PAGEREF _Tc136018284 \h 17
\l "_Tc136018285" 实验11 用油膜法估测分子的大小 PAGEREF _Tc136018285 \h 24
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＝eq \f(sinθ1,sinθ2)或n＝eq \f(PN,QN′)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eq \f(sinθ1,sinθ2)，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eq \f(sinθ1,sinθ2)，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＝eq \f(sinθ1,sinθ2)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＝eq \f(EH,OE)，sinθ2＝eq \f(E′H′,OE′)，OE＝OE′＝R，则n＝eq \f(sinθ1,sinθ2)＝eq \f(EH,E′H′).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．
（2021•乙卷）用插针法测量上、下表面平行的玻璃砖的折射率。实验中用A、B两个大头针确定入射光路，C、D两个大头针确定出射光路，O和O′分别是入射点和出射点。如图（a）所示。测得玻璃砖厚度为h＝15.0mm；A到过O点的法线OM的距离AM＝10.0mm，M到玻璃砖的距离MO＝20.0mm，O′到OM的距离为s＝5.0mm。
（ⅰ）求玻璃砖的折射率；
（ⅱ）用另一块材料相同，但上下两表面不平行的玻璃砖继续实验，玻璃砖的截面如图（b）所示。光从上表面入射，入射角从0逐渐增大，达到45°时，玻璃砖下表面的出射光线恰好消失。求此玻璃砖上下表面的夹角。
【解答】解：（i）如图（a）所示，由几何知识可得：
入射角的正切值tani=AMMO=，所以入射角的正弦值sini=55
折射角的正切值tanr=sℎ=，所以折射角的正弦值sinr=1010
玻璃砖的折射率n=sinisinr=55×1010=2
（ii）如图（b）所示，由折射率公式可得：
n=sinαsinβ，其中入射角α＝45°
解得折射角的正弦值sinβ=sinαn=222=12，则折射角β＝30°
由题意可知：折射光线出玻璃砖下表面时，折射光线与法线的夹角为临界角C，
据sinC=1n=12=22可得：临界角C＝45°
由几何知识可得玻璃砖上下表面的夹角θ＝180°﹣90°﹣[β+（90°﹣C）]＝90°﹣（30°+45°）＝15°
答：（ⅰ）玻璃砖的折射率为2；
（ⅱ）玻璃砖上下表面的夹角15°.
（2023•丰台区二模）物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。
例如：
（1）用游标卡尺测金属小球的直径，示数如图1所示，该小球的直径为 13.7 mm。
（2）某同学用插针法测定玻璃砖的折射率，做出光路图如图2所示。光线与玻璃砖表面和分别交于O点和P点，他以O点为圆心、线段OP长度为半径做圆，该圆与入射光线交于A点。过A点和P点做法线的垂线，垂足分别为B点和Q点。则该玻璃砖的折射率为 A （选填选项前字母）。
A.n=ABPQ
B.n=OBOQ
C.n=PQOA
D.n=ABOP
（3）某同学利用如图3甲所示装置测量物块与木板之间的动摩擦因数。实验台上固定一个力传感器，传感器用细线拉住物块，物块放置在水平的长木板上。水平向左拉动木板，物块相对实验台静止，记录下传感器的示数在物块上放置数量不同的砝码，改变物块和砝码的总质量m，得到多组数据，做出F﹣m图像如图3乙所示。已知直线的斜率为k，重力加速度为g。
①水平向左拉动木板，在物块相对实验台静止的过程中，下列说法正确的是 BC 。
A.物块受到的是静摩擦力
B.物块受到的是滑动摩擦力
C.实验时可以加速拉动木板
D.传感器测量的就是物块所受的摩擦力
②物块和长木板之间的动摩擦因数μ＝ kg （用k和g表示）。
【解答】解：（1）10等分游标卡尺的精确度为0.1mm，小球直径d＝13mm+7×0.1mm＝13.7mm；
（2）由图2结合数学知识，入射角的正弦sin∠AOB=ADR
折射角的正弦sin∠POQ=PQR
根据折射定律n=sin∠AOBsin∠POQ=ADR×RPQ=ADPQ
综上分析，故A正确，BCD错误。
故选：A。
（3）①AB.物块与木板之间有相对运动，因此物块受到的是滑动摩擦力，故A错误，B正确；
C.根据滑动摩擦力公式，物块受到的摩擦力f＝μmg，可见物块受到的摩擦力与木板的运动速度无关，故C正确；
D.传感器测量的就是物块所受绳子的拉力，故D错误。
故选：BC。
②物块始终相对于实验台面处于静止状态，根据平衡条件F＝μmg＝μg•m
结合F﹣m图像可知，图像的斜率k＝μg
因此动摩擦因数μ=kg
故答案为：（1）13.7；（2）A；（3）①BC；②kg。
（2023•贵阳三模）某同学测量玻璃砖的折射率。
①图甲、图乙是实验过程中玻璃砖放置的两种方式，其中正确的是 图乙 （选填“图甲”或“图乙”）。
②图丙是实验过程中拍摄的一张照片，其中O是入射光线与玻璃砖界面的交点，a、b两点到O点的距离相等，根据图丙，并利用刻度尺量出两个量即可算出玻璃砖折射率，这两个量是 两条垂线ac和bd的长度 。
③该玻璃砖折射率为 1.5 （保留2位有效数字，用三角函数表示不得分）。
【解答】解：①玻璃砖应该平放在水平桌面上面，则正确的是图乙；
②由ab两点分别向虚线（法线）引垂线，则用刻度尺量的两条垂线ac和bd的长度；
③该玻璃砖折射率为n=sin∠acsin∠bd=acabdb=acbd=
故答案为：①图乙；②两条垂线ac和bd的长度；③1.5。
（2023•电白区校级一模）长方体形状的玻璃砖有一个表面镀银（光线不能透过），现利用“插针法”测定此玻璃砖的折射率。如图甲所示，实验时，先将玻璃砖平放到水平面内的白纸上，镀银面与纸面垂直。贴着玻璃砖前后两个面在纸上画出直线m1m2和k1k2，其中m1m2侧为镀银面。然后在白纸上竖直插上两枚大头针P1，P2。
（1）准备插第三枚大头针时，应在 k1k2 侧观察（选填“m1m2”或“k1k2”）；
（2）插第三枚大头针时，这枚大头针应 C ；
A.只挡住P1的像
B.只挡住P2的像
C.同时挡住P1和P2的像
（3）插完所需大头针，补全光路。图乙为光路的一部分，A1，B1均为光路上的点，过A1，B1作直线k1k2的垂线，垂足分别为A2，B2，已知图中A1O＝B1O，则玻璃砖的折射率可表示为 A 。
A.A2OB2O
B.B2OA2O
C.A1A2B1B2
D.B1B2A1A2
【解答】解：（1）确定第三枚大头针P3位置的作图方法：由于m1m2表面镀银，只能反射，所以光路为：入射光线、经过k1k2的折射光线、经过m1m2的反射光线、再次经过k1k2的折射后的出射光线，作出此光路，即可标出P3的位置，则
准备插第三枚大头针时，应在k1k2侧观察；
（2）插第三枚大头针时，这枚大头针应同时挡住P1和P2的像，故AB错误，C正确。
故选：C。
（3）根据折射定律可得n=sinisinr=A2OA1OB2OB1O=A2OB2O，故A正确，BCD错误。
故选：A。
故答案为：（1）k1k2；（2）C；（3）A
（2022•朝阳区校级三模）在“测定玻璃的折射率”的实验中，实验小组在白纸上放好玻璃砖MNPQ，画出玻璃砖与空气的两个界面aa'和bb'。
（1）实验小组内的三位学生在实验中：
①第一位学生在纸上正确画出了玻璃砖的两个折射面aa′和bb′。因不慎碰动了玻璃砖，使它向aa′方向平移了一点（如图1所示），以后的操作都正确无误，并仍以aa′和bb′为折射面画出了光路图，这样测出的折射率n的值将 不变 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
②第二位学生为了避免笔尖触划玻璃砖的折射面，画出的aa′和bb′都比实际的折射面向外侧平移了一些（如图2所示）以后的操作都正确无误，并仍以aa′和bb′为折射面画出了光路图，这样测出的折射率n的值将 偏小 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
③第三位学生的操作和所画的光路图都正确无误，只是所用的玻璃砖的两个折射面不平行（如图3所示）。用这块玻璃砖测出的折射率n的值将 不变 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
（2）另一实验小组的甲、乙、丙、丁四位同学实验中得到如图所示的插针结果，由图可知：
①从图上看，肯定把针插错了的同学是 甲、乙 。
②从图上看，测量结果准确度最高的同学是 丁 。
【解答】解：（1）如图甲可知，第一位学生的作画结果中，光线的入射角和折射角测量准确，所以折射率n的值不变。
如图乙可知，第二位学生的作画结果中，光线的入射角测量准确，折射角测量偏大，所以折射率n的值偏小。
第三位学生的作画结果中，光线的入射角和折射角测量准确，所以折射率n的值不变。
（2）甲同学的图中P1、P2连线与玻璃砖的交点和P3、P4连线与玻璃砖的交点的连线与玻璃面垂直，所以肯定是把针插错了。乙同学的图中P1、P2、P3、P4的连线在同一直线上，所以肯定是把针插错了。
丁同学P1、P2之间的距离和P3、P4之间距离较大，误差较小，所以测量结果准确度最高；
故答案为：（1）不变，偏小，不变；（2）甲、乙；丁
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＝eq \f(l,d)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＝eq \f(a,n－1).
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＝eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(a2－a1,n－1))).
(2)波长λ＝eq \f(d,l)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．
（2023•孝昌县校级模拟）（1）在用双缝干涉测量光的波长的实验中，如图所示，则a、b处的光学仪器分别是 C 。
A．透镜单缝
B．透镜双缝
C．单缝双缝
D．双缝单缝
（2）如果双缝间距是d，双缝到毛玻璃的距离是L，第二条亮纹到第六条亮纹间距是x．则光的波长是： xd4L （用x、d、L表示）。
【解答】解：（1）在用双缝干涉测量光的波长的实验中，装置从左到右依次为：光源、滤光片、单缝、双缝、毛玻璃和目镜。故a、b处的光学仪器分别是单缝和双缝。故C正确，ABD错误，故选：C。
（2）第二条亮纹到第六条亮纹间距是x，则条纹间距Δx=x6−2=x4
根据Δx=Ldλ
可得λ=xd4L
故答案为：（1）C；（2）xd4L。
（2023•道里区校级二模）在实验室用双缝干涉测光的波长，请按照题目要求回答下列问题：
（1）将表中的光学元件放在图1所示的光具座上，组装成用双缝干涉测光的波长的实验装置。
将白光光源放在光具座最左端，依次放置凸透镜和表1中其他光学元件，由左至右，各光学元件的排列顺序应为 DCAB （填写元件代号）。
（2）已知该装置中双缝间距d＝0.200mm，双缝到光屏的距离L＝0.500m，在光屏上得到的干涉图样如图2甲所示，分划板在图中A位置时螺旋测微器如图2乙所示：在B位置时螺旋测微器如图2丙所示，则其示数xB＝ 5.880 mm。由以上所测数据可以得出该单色光的波长为 4.75×10﹣7 m（结果保留三位有效数字）。
【解答】解：（1）实验室用双缝干涉测光的波长实验，由左至右，各光学元件的排列顺序应为滤光片、单缝、双缝、光屏，故顺序为DCAB；
（2）螺旋测微器的最小分度值为0.01mm，图中B位置时固定刻度读数为5.5mm，可动刻度读数为38.0×0.01mm，螺旋测微器的读数为xB＝5.5mm+38.0×0.01mm＝5.880mm
图中A位置时固定刻度读数为1mm，可动刻度读数为12.8×0.01mm，螺旋测微器的读数为xA＝1mm+12.8×0.01mm＝1.128mm
则相邻条纹间距为Δx=xB−xA4
根据条纹间距公式Δx=dL⋅λ
可得λ=ΔxLd
代入数据联立解得λ≈4.75×10﹣7m
故答案为：（1）DCAB；（2）5.880，4.75×10﹣7。
（2023•嘉兴二模）实验题。
（1）在“验证机械能守恒定律”实验中，采用重锤自由下落的实验方案，经正确操作获得一条纸带如图1所示。实验所用打点计时器电源频率为50Hz，重锤质量m＝0.30kg，当地重力加速度g＝9.79m/s2，则打A点时纸带速度为 0.50m/s ，A点到B点过程中重力势能变化量为 0.29J （结果保留2位有效数字）。
（2）小姚同学用如图2所示的装置做“探究碰撞中的不变量”实验。
①关于滑块A、B的碰撞，下列说法正确的是 CD 。
A．两个滑块碰撞前必须有一个静止
B．两个滑块碰撞后必须结合在一起
C．两个滑块碰撞后可结合在一起，也可分开
D．两滑块可以从整体静止到相互弹开
②实验中测得滑块A的质量为222.0g，滑块B的质量为216.0g，用50分度游标卡尺测量遮光条A的宽度，其读数如图3所示，则读数为 0.510 cm；滑块A从左向右通过光电门1后与静止的滑块B碰撞，碰后粘合成一体通过光电门2，遮光条A先后通过光电门1、2所对应的计时器读数分别如图4、图5所示（图中数值的单位是ms），则碰后滑块A、B的总动量为 0.12 kg•m/s（计算结果保留2位小数）。
（3）在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中：
①用单色光照射双缝后，在目镜中观察到如图所示的情形。若其他操作无误，则上述情形下测得的单色光波长将 偏大 （选填“偏大”、“不变”或“偏小”）；
②若想对图的情形进行调整，则需要的操作是 D 。
A．旋转毛玻璃屏
B．左右拨动拨杆
C．旋转测量头上的手轮
D．旋转遮光筒和测量头
【解答】解：（1）根据中间时刻的瞬时速度等于这段过程的平均速度，打点计时器电源频率为50Hz，故0.02s打一个点，则打A点时纸带速度为vA=2.00×10−20.04m/s=0.50m/s
由纸带读数可知xAB＝10.69﹣0.80cm＝9.89cm
所以A点到B点过程中重力势能变化量ΔEP＝mgxAB＝0.30kg×9.79m/s2×9.89×10﹣2m≈0.29J
（2）①在验证碰撞过程中的动量守恒定律时，对两个物体碰撞前后的速度没有要求，可以都是运动的，也可以其中一个是静止的，还可以两滑块从原来静止到相互分开；同时对碰撞后的速度也没有要求，可以碰后粘在一起，也可以碰撞后分开，故AB错误，CD正确；
故选：CD。
②50等分的游标卡尺最小分度值为0.02mm，主尺读数5mm，游标尺读数5×0.02mm，游标卡尺不估读，则游标卡尺的读数为5mm+5×0.02mm＝5.10mm＝0.510cm
遮光条A通过光电门2所对应的计时器读数为18.77mm，则碰后的速度为v=dt=0.510×10−218.77×10−3m/s≈0.272m/s
则碰后滑块A、B的总动量为p＝（mA+mB）v＝0.438kg×0.272m/s≈0.12kg•m/s
（3）①在目镜中观察到如图所示的情形，会导致条纹间距测量偏大，由公式Δx=Ldλ，可知导致测得的单色光波长偏大；
②A．毛玻璃屏在本实验中的作用是产生漫反射，使图样更明显，故A错误；
B．拨动拨杆的作用是为了使单缝和双缝平行，获得清晰的干涉图样，因为已有清晰图样，不用调节，故B错误；
C．旋转测量头上的手轮是为了测距，故C错误；
D．旋转遮光筒和测量头使分划线与干涉条纹平行，故D正确；
故选：D。
故答案为：（1）0.50，0.29；（2）①CD；②0.510，0.12；（3）①偏大；②D。
（2023•香坊区校级一模）利用图1示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；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。
（1）实验前打开光源，调节光源的高度和角度，使它发出的光束沿着遮光筒的轴线把屏照亮；然后光具座上先放置b 单缝 和c 双缝 ，再放置a 滤光片 （选填“双缝”“单缝”“滤光片”），就可以观察到单色光的双缝干涉图样。
（2）实验中已知双缝间的距离d＝0.3mm，双缝到光屏的距离L＝1.2m，某种单色光照射双缝时，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，此时手轮上的示数如图甲所示为 2.332 mm；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为 15.375 mm，则这种单色光的波长为 6.5×10﹣7m m（结果保留两位有效数字）。
（3）上述实验中，若仅将红色滤光片更换为蓝色滤光片，则相邻亮纹中心间距 减小 （选填“增大”“减小”或“不变”）。
【解答】解：（1）观察单色光的双缝干涉实验中，通过滤光片获得单色光，通过单缝获得线光源，通过双缝获得相干光源，故光具座上先放置单缝b 和单缝c，再放置双缝a，就可以观察到单色光的双缝干涉图样。
（2）螺旋测微器的最小分度值为0.01mm，甲图固定刻度读数为2mm，可动刻度读数为33.2×0.01mm＝0.332mm，则甲图读数为2mm+0.332mm＝2.332mm；乙图固定刻度读数为15mm，可动刻度读数为37.5×0.01mm＝0.375mm，则甲图读数为15mm+0.375mm＝15.375mm；
相邻条纹间距为：Δx=x6−x16−1=15.375−2.3325×10−3m=2.6×10﹣3m
则这种单色光的波长为：λ=dΔxL=0.3×10−3×2.6×10−31.2m=6.5×10﹣7m
（3）根据相邻条纹间距公式Δx=Ldλ，可知将红色滤光片更换为蓝色滤光片，波长减小，则相邻亮纹中心间距减小。
故答案为：（1）单缝，双缝，滤光片；（2）2.332，15.375，6.5×10﹣7；（3）减小。
（2023•深圳一模）某实验小组使用图甲的装置测量某红色激光的波长。用光具座固定激光笔和刻有双缝的黑色纸板，双缝间的宽度d＝0.2mm。激光经过双缝后投射到光屏中的条纹如图乙所示，由刻度尺读出A、B两亮纹间的距离x＝ 54.0 mm．通过激光测距仪测量出双缝到投影屏间的距离L＝2.0m，已知λd=ΔxL（Δx为相邻两条亮纹间的距离）则该激光的波长λ＝ 5.40×10﹣7 m。如果用紫色激光重新实验，相邻亮纹间距会 变小 （填“变大”、“变小”或“不变”）．
【解答】解：刻度尺的最小刻度值为1mm，由刻度尺读出A、B两亮纹间的距离为x＝79.0mm﹣25.0mm＝54.0mm。
由图乙可知Δx=x10=54.010mm=5.40mm
由Δx=Ldλ
可得λ=ΔxdL=5.40×10−3×0.2×10−32.0m=5.40×10−7m
如果用紫色激光重新实验，由于紫色激光的波长较小，由λd=ΔxL可知，d、L不变，则相邻亮纹间距会变小。
故答案为：54.0；5.40×10﹣7；变小。
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m1eq \x\t(OP)＝m1eq \x\t(OM)＋m2eq \x\t(ON)，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
（2022•天津）某同学验证两个小球在斜槽末端碰撞时的动量守恒，实验装置如图1所示。A、B为两个直径相同的小球。实验时，不放B，让A从固定的斜槽上E点自由滚下，在水平面上得到一个落点位置；将B放置在斜槽末端，让A再次从斜槽上E点自由滚下，与B发生正碰，在水平面上又得到两个落点位置。三个落点位置标记为M、N、P。
（1）为了确认两个小球的直径相同，该同学用10分度的游标卡尺对它们的直径进行了测量，某次测量的结果如图2所示，其读数为 10.5 mm。
（2）下列关于实验的要求哪个是正确的 A 。
A．斜槽的末端必须是水平的
B．斜槽的轨道必须是光滑的
C．必须测出斜槽末端的高度
D．A、B的质量必须相同
（3）如果该同学实验操作正确且碰撞可视为弹性碰撞，A、B碰后在水平面上的落点位置分别为 M 、 P 。（填落点位置的标记字母）
【解答】解：（1）游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标尺读数，游标卡尺是10分度，精确度为0.1mm，主尺读数为：10mm，游标尺读数为：0.1×5mm＝0.5mm，则读数为：10mm+0.5mm＝10.5mm；
（2）A、为了保证小球做平抛运动，斜槽末端必须水平，故A正确；
B、斜槽光滑与否实验不产生影响，同时也无法使接触面绝对光滑，故B错误；
C、实验中两小球做平抛运动，下落时间相同，不需要测量斜槽末端的高度，故C错误；
D、为了防止入射球反弹，应使入射球的质量大于被碰球的质量，故D错误。
故选：A；
（3）两球为弹性碰撞，N点为小球A单独滑下时的落点；碰撞后A球速度减小，B球速度增大，故A球落点为M点，B球落点为B点。
故答案为：（1）10.5；（2）A；（3）M；P。
（2022•浙江）“探究碰撞中的不变量”的实验装置如图所示，阻力很小的滑轨上有两辆小车A、B，给小车A一定速度去碰撞静止的小车B，小车A、B碰撞前后的速度大小可由速度传感器测得。
（1）实验应进行的操作有 C 。
A．测量滑轨的长度
B．测量小车的长度和高度
C．碰撞前将滑轨调成水平
（2）下表是某次实验时测得的数据：
由表中数据可知，碰撞后小车A、B所构成系统的总动量大小是 0.200 kg•m/s。（结果保留3位有效数字）
【解答】解：（1）AB、实验需要测量小车的速度与质量，不需要测量滑轨的长度、不需要测量小车的长度和高度，故AB错误；
C、系统所受合外力为零系统动量守恒，碰撞前将滑轨调成水平，故C正确。
（2）由于A的质量小于B的质量，碰撞后A反弹，以碰撞前A的速度方向为正方向，
碰撞后小车A、B所构成的系统总动量大小p＝mAvA+mBvB＝0.200×（﹣0.200）kg•m/s+0.300×0.800kg•m/s＝0.200kg•m/s
故答案为：（1）C；（2）0.200。
（2023•海口模拟）某同学利用气垫导轨验证动量守恒定律，实验装置如图所示。
（1）将滑块 A放置在气垫导轨上，打开气泵，待气流稳定后，调节气垫导轨的调节旋钮，下列哪些选项说明气垫导轨已调到水平 BD 。
A．当气垫导轨与桌面平行时
B．轻推滑块 A，经过两个光电门的时间相等
C．直接用眼睛观察气垫导轨是否水平
D．滑块 A能在气垫导轨上保持静止
（2）测出滑块 A和遮光条的总质量为mA，滑块B和遮光条的总质量为mB，两遮光条的宽度相同。将滑块B静置于两光电门之间，将滑块 A静置于光电门1左侧，推动 A，使其获得水平向右的初速度，经过光电门1并与B发生碰撞，碰撞后 A被弹回，再次经过光电门1。光电门1先后记录的挡光时间分别为Δt1、Δt2，光电门2记录的挡光时间为Δt3，则实验中两滑块的质量应满足mA ＜ mB（选㙋“＞”“＜”或“＝”）。
（3）若碰撞过程中动量守恒，则满足的关系式是 mA(1Δt1+1Δt2)=mB⋅1Δt3 。
【解答】解：（1）A、由于桌面不一定是水平的，则当气垫导轨与桌面平行时，气垫导轨不一定水平，故A错误；
B、轻推滑块A，经过两个光电门的时间相等，说明滑块A做匀速运动，则气垫导轨水平，故B正确；
C、直接用眼睛观察气垫导轨是否水平，误差太大，故C错误；
D、滑块A能在气垫导轨上保持静止，说明受力平衡，则气垫导轨水平，故D正确。
故选：BD。
（2）实验过程中，滑块A与滑块B碰撞后反向弹回，则有mA＜mB
（3）根据题意可知，滑块A碰撞之前的速度大小为：v1=dΔt1
碰撞之后的速度大小为：v1'=dΔt2
滑块B碰撞之后的速度大小为：v2=dΔt3
以向右方向为正方向，若系统动量守恒，则有：mAv1＝mBv2﹣mAv1'
整理可得：mA(1Δt1+1Δt2)=mB⋅1Δt3
即满足上式，则碰撞过程动量守恒。
故答案为：（1）BD；（2）＜；（3）mA(1Δt1+1Δt2)=mB⋅1Δt3。
（2023•贵州模拟）某物理兴趣小组利用如图甲所示的装置进行实验，水平桌面上固定有一带刻度的水平导轨，在导轨B点固定有一个光电门，导轨AB粗糙，BC光滑，重力加速度为g。兴趣小组的实验步骤如下：
①测量固定在小滑块a上的窄挡光片宽度，测得宽度为d；
②选择一根适当的轻质弹簧，测量原长为L；
③滑块a和小球b用细线连接，中间夹被压缩了的轻质弹簧（为②中选择的弹簧），静止放置在导轨上，使滑块a到光电门的距离和小球b到导轨右侧的距离均大于L；
④烧断细线，滑块a最终停在水平导轨上E点（图中未画出），用刻度尺测出B、E两点之间的距离为s；
⑤记录滑块a通过光电门时挡光片的遮光时间t；
⑥小球b从水平导轨边缘飞出后，落在水平地面上的D点，用刻度尺测出水平导轨边缘距水平地面的高度为h及水平导轨边缘垂线与D点之间的水平距离x；
⑦改变弹簧压缩量，进行多次测量。
（1）若用该实验来验证“动量守恒定律”，还需测量的物理量有 滑块a和小球b的质量 ；则只需验证 madt=mbxg2ℎ （用你测量的物理量对应的字母和实验步骤中的字母表示）即可验证“动量守恒定律”。
（2）改变弹簧压缩量多次实验，该实验小组得到 s＝t﹣2的关系图像如图乙所示，图线的斜率为k，则导轨上B点左侧与滑块a之间的动摩擦因数大小为 d22kg （用上述实验数据字母表示）。
【解答】解：（1）滑块a和小球b被弹出过程，动量守恒，取向右为正方向，有：﹣mava+mbvb＝0
滑块a通过光电门的时间极短，速度大小为：va=dt
小球b离开水平轨道后做平抛运动，则水平速度大小为：vb=xt'=x2ℎg=xg2ℎ
则有：madt=mbxg2ℎ
该实验还需要测出滑块a和小球b的质量。
只要验证madt=mbxg2ℎ，即可验证“动量守恒定律”。
（2）滑块a在BE段做减速运动，根据动能定理有：μmags=12mava2
解得：s=d22μg⋅1t2
由图像可知：k=d22μg
解得：μ=d22kg
故答案为：（1）滑块a和小球b的质量，madt=mbxg2ℎ；（2）d22kg。
（2023•沧州一模）某高中物理兴趣小组设计了如图所示的装置来验证动量守恒定律。一长木板固定在水平桌面上，木板左端装有竖直挡板，轻弹簧的一端固定在竖直挡板上，长木板右端伸出桌面，右端点为O。半径为R的圆弧竖直放置在水平地面上，圆心为长木板右端点O。缓慢推动质量为m1的小球a，将弹簧从原长位置压缩至A点，释放后小球从木板右端点O水平抛出，落至右侧圆弧上。再把质量为m2、半径与小球a相同的小球b静止放在O点，小球a压缩弹簧后仍从A点释放，与小球b相碰后，两球分别落至右侧圆弧上。多次重复实验，得到两球落在圆弧上的三个平均位置分别为M、P、N。测得长木板右端点O与M、P、N三点的连线与竖直方向的夹角分别为α1、α2、α3。已知小球半径远小于圆弧半径。
（1）关于该实验，下列说法正确的有 AC 。
A．小球a的质量必须大于小球b的质量
B．长木板必须做到尽可能的光滑
C．长木板必须水平放置
D．需测出圆弧半径R的具体数值
（2）若小球a第一次在圆弧上的落点为N，则小球b在圆弧上的落点为上图中的 P 点；验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为 m1tanα3sinα3=m1tanα1sinα1+m2tanα2sinα2或m1tanα3csα3=m1tanα1csα1+m2tanα2csα2。 （从题给m1、m2、g、α1、α2、α3、R中选择需要的物理量表示）。
【解答】解：（1）A、为防止入射小球反弹，小球a的质量必须大于小球b的质量，故A正确；
B、只要入射球到达木板末端时速度相等即可，长木板没有必要光滑，故B错误；
C、小球离开木板做平抛运动，则长木板必须水平放置，故C正确；
D、计算过程中，圆弧半径R可以消掉，不需要测量，故D错误。
故选：AC。
（2）若小球a第一次在圆弧上的落点为N，小球a与小球b相碰后，由于小球b的速度大于小球a的速度，则小球b在圆弧上的落点为图中的P点。
测得斜槽末端与N点的连线与竖直方向的夹角为α3，由平抛规律，水平方向有：x1＝v0t1，竖直方向上有：y1=12gt12
设斜槽末端与N点的连线长度为R（即圆弧半径为R），由几何关系有：sinα3=x1R，csα3=y1R
联立解得：v0=gRtanα3sinα32
测得斜槽末端与P点的连线与竖直方向的夹角为α2，与M点的连线与竖直方向的夹角为α1，同理可得：v1=gRtanα1sinα12，v2=gRtanα2sinα22
由动量守恒定律得：m1v0＝m1v1+m2v2
化简可得：m1tanα3sinα3=m1tanα1sinα1+m2tanα2sinα2
或：m1tanα3csα3=m1tanα1csα1+m2tanα2csα2
故答案为：（1）AC；（2）P、m1tanα3sinα3=m1tanα1sinα1+m2tanα2sinα2或m1tanα3csα3=m1tanα1csα1+m2tanα2csα2。
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.[来源:学_科_网]
(4)根据V0＝eq \f(Vn,n)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＝eq \f(V,S)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＝eq \f(V,S).
4．数据处理
根据上面记录的数据，完成以下表格内容.
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.
（2023•台州二模）（1）某同学利用如图甲所示装置做“探究弹力和弹簧伸长的关系”实验。如图乙所示的弹簧用毫米刻度尺测得的长度为 25.85 cm，口用两根不同规格的轻质弹簧a和b进行实验，得到弹力F与弹簧形变量x关系如图丙所示，关于图像分析下列说法正确的是 BD 。
A.弹性限度内，弹簧a的劲度系数比b小
B.弹簧a的自重比弹簧b的大
C.弹簧a的原长一定比弹簧b的大
D.弹簧a的图像弯曲，是因为超过了弹簧的弹性限度
（2）①在“用油膜法估测分子的大小”实验中，所选用的油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中含有纯油酸5mL。用注射器测得1mL上述溶液有75滴。把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，测得水面稳定后的油膜面积为99cm2，可算出一滴溶液中含有纯油酸的体积为 7×10﹣6 ml，油酸分子的直径约为 7×10﹣10 m。（结果均保留一位有效数字）
②某同学最终得到的油酸分子直径数值和其他同学相比明显偏大，其原因可能是 AD 。
A.水面上痱子粉撒的较多，油膜未充分展开
B.使用了长时间放置且未密封保存的油酸酒精溶液
C.计算油酸膜面积时，错将所有不完整的方格作为完整方格处理
D.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为纯油酸的体积进行计算
【解答】解：（1）弹簧长度的示数如图1所示：
刻度尺的分度值为1mm，弹簧的长度x＝258mm+0.1mm×5＝258.5mm＝25.85cm
F﹣x图像如图2所示：
A.根据胡克定律F＝k（x﹣x0）＝kx﹣kx0
可见F﹣x图像的斜率表示弹簧的劲度系数，因此ka＞kb，即弹性限度内，弹簧a的劲度系数比b大，故A错误；
B.图2中F﹣x图像的纵截距表示弹簧的自重，因此Ga＞Gb，即弹簧a的自重比弹簧b的大，故B正确；
C.图2中F﹣x图像的横截距表示弹簧的原长，因此xa0＝xb0，即弹簧a的原长等于弹簧b的原长，故C正确；
D.弹簧a的图像弯曲，是因为超过了弹簧的弹性限度，故D正确。
故选：BD。
（2）①油酸酒精溶液的浓度为c=5104=5×10−4
一滴油酸酒精溶液的体积V1=V0N=175mL
一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V=cV1=5×10−475mL=7×10−6mL
根据体积公式V＝Sd
油酸分子的直径d=VS=7×10−699cm≈7×10−8cm=7×10−10m
②A．若水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开，那么油酸膜偏小，则测得油酸分子直径偏大，故A正确；
B．油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度增大，则V取值偏小，导致d偏小，故B错误；
C．计算油膜面积时，错将所有不完整的方格作为完整方格处理，则S取值偏大，导致d偏小，故C错误；
D.将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算，则V取值偏大，导致d偏大，故D正确。
故选：AD。
故答案为：（1）25.85；BD；（2）①7×10﹣6；7×10﹣10；②BD。
（2023•濠江区校级模拟）在“用油膜法估测分子大小”的实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每V1体积溶液中有纯油酸体积V2，用注射器和量筒测得V0体积上述溶液有n滴，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，图中每个小正方形格的边长为a，则可求得：
（1）油酸薄膜的面积S＝ 71a2 ；
（2）油酸分子的直径是 V0V2nSV1 ；（用V1、V2、V0、n、S表示）
（3）某同学实验中最终得到的油酸分子直径数据偏大，可能是由于 BD ；
A．油膜中含有大量未溶解的酒精
B．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格
C．用注射器和量筒测V0体积溶液滴数时多记录了几滴
D．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开
【解答】解：（1）轮廓包围方格约为71个，一个方格的面积为a2，故油酸薄膜的面积为S＝71a2
（2）每滴溶液中含有纯油酸的体积为Vn=V0n•V2V1
则油酸分子的直径为d=VnS=V0V2nSV1
（3）A、如果油膜中含有大量未溶解的酒精，则油酸的实际面积比统计面积小，计算时采用统计的油酸面积S偏大，由d=VS可知，油酸分子直径d的计算值将比真实值偏小，故A错误；
B、如果计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，导致统计的油膜面积偏小，计算结果将偏大，故B正确；
C、用注射器和量筒测V0体积溶液滴数时多记录了几滴，则每一滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积的测量值偏小，计算结果将偏小，故C错误；
D、如果水面上痱子粉撒得较多，油酸没有充分展开，导致统计的油酸面积比充分展开的油酸面积小，计算结果将偏大，故D正确。
故选：BD。
故答案为：（1）71a2 （69a2～73a2均正确）；（2）V0V2nSV1；（3）BD。
（2023•毕节市模拟）某同学用油膜法估测分子直径大小，实验步骤如下：
①将体积为V0的纯油酸溶于酒精，稀释成总体积为V的油酸酒精溶液。用注射器吸取该溶液，一滴一滴地滴入小量筒中，滴入N滴时，记录体积为V1；
②在边长为40﹣50cm的浅盘里倒入2.5cm深的水，将痱子粉均匀撒在水面上；
③用注射器往水面上滴1滴上述溶液，当油酸形成的薄膜形状稳定后，将透明玻璃板盖在浅盘上，用彩色笔在玻璃板上描出油酸薄膜的形状；
④将画有油酸薄膜轮廓形状的玻璃板置于坐标纸上，坐标纸的最小正方形边长为a。
计算出轮廓范围内最小正方形的总个数为n，不足半个的舍去，多于半个的算一个；
实验步骤①中，稀释油酸的目的是 形成单分子油膜 ，油酸分子的直径表达式d＝ V0V1nNVa2 。假设用注射器吸取油酸酒精溶液滴入小量筒中时，滴数少记了几滴，由此计算出来的d将 偏大 （填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
【解答】解：实验步骤①中，稀释油酸的目的是形成单分子油膜。
一滴油酸酒精溶液含有纯油酸的体积V纯=V1NVV0
油膜面积s＝na2
所以油酸分子的直径表达式d=V纯s=V0V1nNVa2
由d=V纯s=V0V1nNVa2
可知滴数少记了几滴，即N偏小时，d偏大。
故答案为：形成单分子油膜； V0V1nNVa2；偏大。
元件代号
A
B
C
D
元件名称
双缝
光屏
单缝
滤光片
A的质量/kg
B的质量/kg
碰撞前A的速度大小/（m•s﹣1）
碰撞后A的速度大小/（m•s﹣1）
碰撞后B的速度大小/（m•s﹣1）
0.200
0.300
1.010
0.200
0.800
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
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