1、第1讲力学、热学和光学实验析考情明考向_考情分析_透视命题规律一、构建体系透析考情 思维导图考情分析 1.力学实验题的考查呈现由基础性向综合性递进的趋势，高考命题不避热点，注重陈题翻新(如2020年山东卷第13题)。重点实验频繁考，其他实验“轮换”考，题目特点设置清晰，上手得分容易，但做好做全较难，能有效区分不同水平考生的能力。2.重在考查实验探究能力，而非实验本身。新任务，新情境，原理设计，方法选择，条件控制，数据处理的公式法、列表法、图像法、平均值法和逐差法反复涉及，其中图像法处理实验数据与结果规律性探索是高考的热点和亮点。二、熟记规律高效突破1系统误差：由于仪器本身不精密、实验方法粗略或
2、实验原理不完善而产生的误差。系统误差总是偏大或总是偏小。系统误差可以通过更新仪器、完善原理和精确实验的方法来减小。2偶然误差：由各种偶然因素如测量、读数不准确，作图不规范造成的误差。偶然误差表现为重复做同一实验时时而偏大时而偏小。偶然误差可用多次测量取平均值或作图的方法来减小。3有效数字：带有一位不可靠数字的近似数字叫有效数字。有效数字从左边第一个不为零的数字算起，如0.012 5为三位有效数字，中学阶段一般取2位或3位有效数字。4利用纸带求瞬时速度的方法在匀变速直线运动中，利用物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求解。测出与第n点相邻的前、后两段相等时间T内的距离xn和xn1，由
3、公式vn算出。5利用纸带求加速度的方法(1)利用a求解：在已经判断出物体做匀变速直线运动的情况下可利用xxn1xnaT2求加速度a。(2)利用vt图像求解：画出vt图像，图线的斜率为物体做匀变速直线运动的加速度。(3)利用光电门求加速度：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。6在估测油酸分子大小的数量级时，把每个油酸分子简化为球体，厚度直径化。7单摆测重力加速度公式g(l为摆长，T为周期)。8插针法测折射率时注意公式n中i是真空中的角，r是玻璃中的角。9光的波长x(x为条纹间距，l为双缝到屏的距离，d为双缝间距)。研考向提能力_考向研析_掌握应试技能考向一长度的测
4、量及读数游标卡尺(不估读)(1)读数：测量值主尺读数(mm)精度游标尺上对齐刻线数值(mm)。(2)常用精确度：10分度游标，精度0.1 mm；20分度游标，精度0.05 mm；50分度游标，精度0.02 mm螺旋测微器(需估读)测量值固定刻度可动刻度(带估读值)0.01 mm典例1(1)如图甲、乙、丙所示的三把游标卡尺，它们的游标尺分别为9 mm长10等分、19 mm长20等分、49 mm 长50等分，它们的读数依次为_ mm、_ mm、_ mm。(2)用螺旋测微器测量金属丝的直径，图中所示的示数为_ mm。解析(1)甲图读数：整毫米数是17 mm，不足1毫米数是20.1 mm0.2 mm，
5、最后读数是17 mm0.2 mm17.2 mm；乙图读数：整毫米数是23 mm，不足1毫米数是70.05 mm0.35 mm，最后读数是23 mm0.35 mm23.35 mm；丙图读数：整毫米数是10 mm，不足1毫米数是190.02 mm0.38 mm，最后读数是10 mm0.38 mm10.38 mm。(2)半毫米刻度线已经露出，固定刻度示数为6.5 mm，由螺旋测微器的读数方法，可知金属丝的直径d6.5 mm20.00.01 mm6.700 mm。答案(1)17.223.3510.38(2)6.700(6.6996.701均正确)易错警示游标卡尺和螺旋测微器读数时应注意的问题(1)10
6、分度的游标卡尺，以mm为单位，小数点后只有1位，20分度和50分度的游标卡尺以mm为单位，小数点后有2位。(2)游标卡尺在读数时先读主尺数据，再读游标尺数据，最后两数相加。游标卡尺读数不估读。(3)不要把游标尺的边缘当成零刻线，从而把主尺的刻度读错，如典例中游标卡尺的读数，看清“0”刻度线。(4)螺旋测微器读数时，要注意固定刻度上表示半毫米的刻度线是否已经露出，如典例中半毫米刻度线已经露出；要准确到0.01 mm，估读到0.001 mm，即结果若用mm为单位，则小数点后必须保留三位数字。1图中游标卡尺的读数为_ mm，螺旋测微器的读数为_ mm。解析：游标卡尺的读数为l52 mm7 mm52.
7、35 mm；螺旋测微器的读数为d1.5 mm49.00.01 mm1.990 mm。答案：52.351.990(1.8991.991均正确)2(1)图甲中游标卡尺游标尺的每小格比主尺的每小格小_ mm；该游标卡尺的读数应为_ mm。(2)图乙中螺旋测微器的读数应为_ mm。解析：(1)主尺每小格的长度为1 mm，而游标尺上的刻度是把9 mm分成了10份，每一份为0.9 mm，所以游标尺的每小格比主尺的每小格小0.1 mm；游标卡尺读数为1 mm00.1 mm1.0 mm。(2)固定刻度上读数为0.5 mm，可动刻度与固定刻度中心线对齐的是14.2，所以螺旋测微器读数为0.5 mm14.20.0
8、1 mm0.642 mm。答案：(1)0.11.0(2)0.642(0.6410.643均可)考向二“纸带类”问题的处理1常规计时仪器的测量计时仪器测量方法秒表秒表的读数方法：测量值(t)短针读数(t1)长针读数(t2)，无估读打点计时器(1)tnT(n表示打点的时间间隔的个数，T表示打点周期) (2)打点频率(周期)与所接交流电的频率(周期)相同2.两个关键点(1)区分计时点和计数点：计时点是指打点计时器在纸带上打下的点。计数点是指测量和计算时在纸带上所选取的点。要注意“每五个点取一个计数点”与“每隔四个点取一个计数点”的取点方法是一样的。(2)涉及打点计时器的实验均是先接通打点计时器的电源
9、，待打点稳定后，再释放纸带。3纸带的三大应用(1)判断物体运动性质。若x0，则可判定物体在实验误差允许的范围内做匀速直线运动。若x不为零且为定值，则可判定物体在实验误差允许范围内做匀变速直线运动。(2)求解瞬时速度。做匀变速运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度。如图所示，求打某一点的瞬时速度，只需在这一点的前、后各取相同时间间隔T的两段位移xn和xn1，则打n点时的速度vn。(3)求加速度。如图所示，有连续的偶数段数据：a。如图所示，连续的奇数段数据，去掉最短的x1：a。如图所示，不连续的两段数据：a。典例2在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的
10、纸带，如图所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，图中每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，打点计时器接频率f50 Hz 的交流电源。(1)打下E点时纸带的速度vE_(用给定字母表示)；(2)若测得d665.00 cm，d319.00 cm，物体的加速度a_ m/s2；(3)如果当时交变电流的频率f50 Hz，但当时做实验的同学并不知道，那么测得的加速度值和真实值相比_(选填“偏大”或“偏小”)。解析(1)由于图中每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点之间的时间间隔为5T，利用匀变速直线运动的推论得vE。(2)根据匀变速直线运动的推论xaT2可得a3.00 m
11、/s2。(3)如果在某次实验中，交流电的频率f50 Hz，则实际打点周期变小，根据运动学公式xaT2得，测量的加速度值和真实的加速度值相比偏小。答案(1)(2)3.00(3)偏小3某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行探究。物块拖动纸带下滑，打出的纸带的一部分如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率为50 Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。在A、B、C、D、E五个点中，打点计时器最先打出的是_点。在打出C点时物块的速度大小为_m/s(保留三位有效数字)；物块下滑的加速度大小为_m/s2(保留两位有效数字)。解析：物块加速下滑，因此打点间距逐渐增大，
12、故先打A点。C点的速度vC m/s0.233 m/s。由图知xAB1.20 cmxBCxACxAB1.95 cmxCDxADxAC2.70 cmxDExAExAD3.45 cm由逐差法得a0.75 m/s2。答案：A0.2330.754某同学用图(a)所示的实验装置验证机械能守恒定律，其中打点计时器的电源为交流电源，可以使用的频率有20 Hz、30 Hz和40 Hz。打出纸带的一部分如图(b)所示。该同学在实验中没有记录交流电的频率f，需要用实验数据和其他题给条件进行推算。(1)若从打出的纸带可判定重物匀加速下落，利用f和图(b)中给出的物理量可以写出：在打点计时器打出B点时，重物下落的速度大
13、小为_，打出C点时重物下落的速度大小为_，重物下落的加速度大小为_。(2)已测得s18.89 cm，s29.50 cm，s310.10 cm，当地重力加速度大小为9.80 m/s2，实验中重物受到的平均阻力大小约为其重力的1%。由此推算出f为_Hz。解析：(1)利用做匀变速直线运动的质点在一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度，可得打点计时器打出B点时重物下落的速度vB；打出C点时重物下落的速度vC。根据加速度的定义，重物下落的加速度大小为a(vCvB)f。(2)根据题述，重物下落受到的阻力为0.01mg，由牛顿第二定律得mg0.01mgma，解得a0.99g，由0.99g，解得f
14、40 Hz。答案：(1)f(s1s2)f(s2s3)f2(s3s1)(2)405(2020高考全国卷)某同学利用图(a)所示装置验证动能定理。调整木板的倾角平衡摩擦阻力后，挂上钩码，钩码下落，带动小车运动并打出纸带。某次实验得到的纸带及相关数据如图(b)所示。已知打出图(b)中相邻两点的时间间隔为0.02 s，从图(b)给出的数据中可以得到，打出B点时小车的速度大小vB_m/s，打出P点时小车的速度大小为vP_m/s。(结果均保留两位小数)若要验证动能定理，除了需测量钩码的质量和小车的质量外，还需要从图(b)给出的数据中求得的物理量为_。解析：纸带上某点的瞬时速度可用相邻两点间的平均速度来替代
15、。vBm/s0.36 m/svPm/s1.80 m/s根据实验原理Fxmvmv，需测量的物理量有钩码的质量，小车的质量，B、P之间的距离和B、P点的速度。答案：0.361.80B、P之间的距离6某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中动量的变化规律的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速直线运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并黏合成一体，继续做匀速直线运动。他设计的具体装置如图甲所示，在小车A后连着纸带，打点计时器的工作频率为50 Hz，长木板下垫着小木片以平衡摩擦力。(1)若已得到如图乙所示的打点纸带，测得各计数点间距离并标在图上，点1为打下的第一个点，则应选_段来计算小
16、车A的碰前速度，应选_段来计算小车A和小车B碰后的共同速度。(均选填“12”“23”“34”或“45”)(2)已测得小车A的质量mA0.40 kg，小车B的质量mB0.20 kg，由以上的测量结果可得，碰前两小车的总动量为_ kgm/s，碰后两小车的总动量为_ kgm/s。由此可得出的实验结论是_解析：(1)因小车做匀速运动，应取纸带上点迹均匀的一段来计算速度，碰前23段点迹均匀，碰后45段点迹均匀，故取23段计算碰前小车A的速度，45段计算碰后小车A、B的共同速度。(2)碰前小车A的速度vA m/s1.05 m/s，其动量pAmAvA0.420 kgm/s；碰后两小车的共同速度为vAB m/
17、s0.695 m/s，其总动量pAB(mAmB)vAB0.417 kgm/s。由计算结果可知，在实验允许的误差范围内碰撞前、后总动量不变。答案：(1)2345(2)0.4200.417在实验允许的误差范围内碰撞前、后总动量不变考向三“轻绳、橡皮条、弹簧类”实验1“四点注意”(1)橡皮条、弹簧的弹力大小与伸长量之间的关系满足胡克定律，处理实验数据时一般选用图像法。(2)胡克定律描述的是在弹性限度内，橡皮条(弹簧)的弹力与形变量成正比，如果超出弹性限度，正比关系不再成立。(3)弹簧测力计读数时要先看量程和分度值，再根据指针所指的位置读出所测力的大小。如分度值为0.1 N，则要估读，即有两位小数，如
18、分度值为0.2 N，则小数点后只能有一位小数。(4)轻绳绕过定滑轮时，轻绳上的弹力大小处处相等。2图像法的“五点要求”(1)作图一定要用坐标纸，坐标纸的大小要根据有效数字的位数和结果的需要来定。(2)要标明坐标轴名、单位，在坐标轴上每隔一定的间距按有效数字的位数标明数值。(3)图上的连线不一定通过所有的数据点，应尽量使数据点合理地分布在线的两侧。(4)作图时常通过选取适当的坐标轴使图像线性化，即“变曲为直”。(5)有些时候，为了使坐标纸有效使用范围增大，坐标原点可以不从“0”开始。典例3某探究小组做“验证力的平行四边形定则”实验，将画有坐标轴(横轴为x轴，纵轴为y轴，最小刻度表示1 mm)的纸
19、贴在桌面上，如图(a)所示。将橡皮筋的一端Q固定在y轴上的B点(位于图示部分之外)，另一端P位于y轴上的A点时，橡皮筋处于原长。(1)用一只测力计将橡皮筋的P端沿y轴从A点拉至坐标原点O，此时拉力F的大小可由测力计读出。测力计的示数如图(b)所示，F的大小为_ N。(2)撤去(1)中的拉力，橡皮筋P端回到A点，现使用两个测力计同时拉橡皮筋，再次将P端拉至O点。此时观察到两个拉力分别沿图(a)中两条虚线所示的方向，由测力计的示数读出两个拉力的大小分别为F14.2 N和F25.6 N。()用5 mm长度的线段表示1 N的力，以O点为作用点，在图(a)中画出力F1、F2的图示，然后按平行四边形定则画
20、出它们的合力F合；()F合的大小为_ N，F合与拉力F的夹角的正切值为_。若F合与拉力F的大小及方向的偏差均在实验所允许的误差范围之内，则该实验验证了力的平行四边形定则。解析(1)由测力计的读数规则可知，读数为4.0 N。(2)()利用平行四边形定则作图，如图所示。()由图可知F合4.0 N，从F合的顶点向x轴和y轴分别作垂线，顶点的横坐标对应长度为1 mm，顶点的纵坐标长度为20 mm，则可得出F合与拉力F的夹角的正切值为0.05。答案(1)4.0(2)()图见解析()4.00.05易错警示验证力的平行四边形定则的操作关键(1)每次拉伸结点位置O必须保持不变。(2)记下每次各力的大小和方向。
21、(3)画力的图示时应选择适当的标度。7(2018高考全国卷)如图(a)，一弹簧上端固定在支架顶端，下端悬挂一托盘；一标尺由游标和主尺构成，主尺竖直固定在弹簧左边；托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置，简化为图中的指针。现要测量图(a)中弹簧的劲度系数。当托盘内没有砝码时，移动游标，使其零刻度线对准指针，此时标尺读数为1.950 cm；当托盘内放有质量为0.100 kg的砝码时，移动游标，再次使其零刻度线对准指针，标尺示数如图(b)所示，其读数为_cm。当地的重力加速度大小为9.80 m/s2，此弹簧的劲度系数为_N/m(保留三位有效数字)。解析：标尺的游标为20分度，精确度为0.05
22、mm，游标的第15个刻度与主尺刻度对齐，则读数为37 mm150.05 mm37.75 mm3.775 cm。弹簧形变量x(3.7751.950)cm1.825 cm，砝码平衡时，mgkx，所以劲度系数k N/m53.7 N/m。答案：3.77553.78某同学在做“验证平行四边形定则”的实验中，遇到了以下问题。请帮助该同学解答。(1)物理学中有很多物理方法，本实验采用的是_。A类比实验法B等效替代法C控制变量法 D极限法(2)在做实验之前，该同学发现有一只弹簧测力计如图甲所示，则在使用前应该对弹簧测力计_。(3)如图乙所示的四个力中，力_(填图中字母)是由一只弹簧测力计直接拉橡皮筋测得的。(
23、4)该同学已经作出了两个分力的力的图示，如图丙所示，方格中每边的长度表示0.5 N，请帮助该同学用作图法作出合力F的图示，并求出合力的大小为_ N。(结果保留两位有效数字)解析：(1)“验证平行四边形定则”的实验中采用的是等效替代法，故选B。(2)在使用前应该对弹簧测力计进行校零。(3)由一只弹簧测力计直接拉橡皮筋时，力的方向与OA重合，可知题图乙所示的四个力中，力F是由一只弹簧测力计直接拉橡皮筋测得的。(4)合力F的图示如图所示。由图可知合力的大小为3.5 N。答案：(1)B(2)校零(3)F(4)图见解析3.59. (2020高考全国卷)一细绳跨过悬挂的定滑轮，两端分别系有小球A和B，如图
24、所示。一实验小组用此装置测量小球B运动的加速度。令两小球静止，细绳拉紧，然后释放小球，测得小球B释放时的高度h00.590 m，下降一段距离后的高度h0.100 m；由h0下降至h所用的时间T0.730 s。由此求得小球B加速度的大小为a_m/s2(保留三位有效数字)。从实验室提供的数据得知，小球A、B的质量分别为100.0 g和150.0 g，当地重力加速度大小为g9.80 m/s2。根据牛顿第二定律计算可得小球B加速度的大小为a_m/s2(保留三位有效数字)。可以看出，a与a有明显差异，除实验中的偶然误差外，写出一条可能产生这一结果的原因：_。解析：B小球在0.730 s时间内下落距离s0
25、.590 m0.100 m0.490 m初始时速度为零，据saT2得a m/s21.84 m/s2。已知两小球的重力，据牛顿第二定律对B球有：mBgFTmBa对A球有：mAgFTmA(a)联立两式得ag9.8 m/s21.96 m/s2。可见实验结果比理论结果小一些，可能是滑轮的轴不光滑或滑轮有质量。答案：1.841.96滑轮的轴不光滑(或滑轮有质量)考向四“光电门类”实验1光电门的结构光电门是一个像门样的装置，一边安装发光装置，一边安装接收装置并与计时装置连接。2光电门的原理当物体通过光电门时光被挡住，计时器开始计时，当物体离开时停止计时，这样就可以根据物体大小与运动时间计算物体运动的速度。
26、(1)计算速度：如果挡光片的宽度为d，挡光时间为t，则物体经过光电门时的瞬时速度v。(2)计算加速度：利用两光电门的距离L及a计算加速度。3涉及光电门的常见实验验证牛顿运动定律、探究动能定理、验证机械能守恒定律、验证动量守恒定律。典例4(2020福建南平高三第一次质检)某实验小组用图甲实验装置验证钩码与滑块组成的系统机械能守恒，主要步骤如下：钩码的质量为m，用天平测量滑块和遮光条的总质量M，用游标卡尺测量遮光条的宽度d，用刻度尺测量两光电门之间的距离s；调节旋钮使气垫导轨水平，同时调节轻滑轮使细线水平；释放滑块，用计时器分别测出遮光条经过光电门A和光电门B所用的时间tA和tB。请回答下列问题：
27、(1)测遮光条的宽度d时，游标卡尺的示数如图乙所示，则d_cm。(2)若系统机械能守恒，则mgs_(用M、m、d、tA和tB表示)。解析(1)由题图乙可知d0.5 cm0.1 mm20.52 cm。(2)遮光条经过光电门A和光电门B的速度分别为vA，vB要验证的关系式为mgs(Mm)v(Mm)v即mgs(Mm)()。答案(1)0.52(2)(Mm)()10某兴趣小组利用如图所示弹射装置将小球竖直向上抛出来验证机械能守恒定律。一部分同学用游标卡尺测量出小球的直径为d，并在A点以速度vA竖直向上抛出；另一部分同学团结协作，精确记录了小球通过光电门B时的时间为t，用刻度尺测出光电门A、B间的距离为h
28、。已知小球的质量为m，当地的重力加速度为g，回答下列问题：(1)小球在B点时的速度大小为_；(2)小球从A点到B点的过程中，动能减少量为_；(3)在误差允许范围内，若等式_成立，就可以验证机械能守恒定律(用题目中给出的物理量符号表示)。解析：(1)小球在B点的瞬时速度大小vB。(2)小球从A点到B点，动能的减小量Ekmvmvmvm。(3)重力势能的增加量为mgh，若mghmvm，即gh(v)，机械能守恒定律成立。答案：(1)(2)mvm(3)gh(v)11(2020辽宁葫芦岛高三第一次模拟)气垫导轨是常用的一种实验仪器，它利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上
29、的运动可视为没有摩擦。现用带竖直挡板的气垫导轨和带有挡光片的滑块1和2验证动量守恒定律，实验装置如图甲所示。实验步骤如下：a用天平分别测出滑块1、2的质量m1、m2；b用游标卡尺测出滑块1、2上的挡光片的宽度d1、d2；c调整气垫导轨使导轨处于水平状态；d在滑块1、2间放入一个被压缩的轻弹簧(图中未画出)，用电动卡销锁定，静止放置在两光电门之间的气垫导轨上；e按下电钮松开卡销记录滑块1通过光电门1的挡光时间t1以及滑块2通过光电门2的挡光时间t2。(1)实验中测量的挡光片的宽度d1如图乙所示，则d1_mm。(2)由步骤b知d1d2，则利用上述测量的实验数据验证动量守恒定律的表达式为_(用对应的
30、物理量的符号表示)。解析：(1)由图示游标卡尺可知，其示数d10 mm50.1 mm0.5 mm。(2)滑块1、2经过光电门时的速度分别为v1，v2，系统动量守恒，由动量守恒定律得m1v1m2v20，整理得。答案：(1)0.5(2)考向五振动和波动实验1单摆的测量(1)测摆长：用刻度尺量出摆线长l(精确到毫米)，用游标卡尺测出小球直径D，则单摆的摆长ll。(2)测周期：将单摆从平衡位置拉开一个角度(小于5)，然后释放小球，记下单摆摆动3050次的总时间，算出平均每摆动一次的时间，即为单摆的振动周期。2单摆测重力加速度数据处理(1)公式法：g，算出重力加速度g的值，再算出g的平均值。(2)图像法
31、：作出lT2图像求g值。典例5(2020安徽安庆桐城中学高三下学期模拟)在利用单摆测当地重力加速度的实验中：(1)利用游标卡尺测得金属小球直径如图所示，小球直径 d _cm。 (2)甲、乙两个学习小组分别利用单摆测量重力加速度，甲组同学采用图甲所示的实验装置： 为比较准确地测量出当地重力加速度的数值，除秒表外，在下列器材中，还应该选用_(用器材前的字母表示)；a长度接近 1 m的细线b长度为30 cm左右的细线c直径为1.8 cm的塑料球d直径为1.8 cm的铁球e最小刻度为1 cm的米尺f最小刻度为1 mm的米尺该组同学先测出悬点到小球球心的距离 L，然后用秒表测出单摆完成 n 次全振动所用
32、的时间 t，请写出重力加速度的表达式g_(用所测物理量表示)；在测量摆长后，测量周期时，摆球振动过程中悬点O处摆线的固定出现松动，摆长略微变长，这将会导致所测重力加速度的数值_(选填“偏大”“偏小”或“不变”)；乙组同学在图甲所示装置的基础上再增加一个速度传感器，如图乙所示。将摆球拉开一小角度使其做简谐运动，速度传感器记录了摆球振动过程中速度随时间变化的关系，得到了如图丙所示的 vt 图线。由图丙可知，该单摆的周期 T_s。更换摆线长度后，多次测量，根据实验数据，利用计算机作出 T2L(周期平方摆长)图线，并根据图线拟合得到方程T24.04L0.035，由此可以得出当地的重力加速度g_m/s2
33、(取 29.86，结果保留三位有效数字)；某同学在实验过程中，摆长没有加小球的半径，其他操作无误，那么他得到的实验图像可能是下列图像中的_。 解析(1)小球直径为22 mm6 mm22.6 mm2.26 cm。(2)根据T2，得g，知需要测量摆长，摆长等于摆线的长度和摆球的半径之和，为减小误差，应选择长近1 m的细线，摆球的密度大、阻力小，所以选择直径为1.8 cm的铁球，需要测量摆长和摆球的直径，所以需要最小刻度为1 mm的米尺和游标卡尺。故选a、d、f。根据T2，得g，又因为T，联立得g。 测量周期时，摆球振动过程中悬点O处摆线的固定出现松动，摆长略微变长，则摆长的测量值偏小，测得的重力加
34、速度偏小。根据简谐运动的图线知，单摆的周期T2.0 s。根据T2，得T2L，知图线的斜率k4.04，解得g9.76 m/s2。根据gL，可知L与T2为正比关系，而某同学在实验过程中，摆长没有加小球的半径，则L0时T2不为零，故选B。答案(1)2.26(2)adf偏小0.29.76B12(2020山东济南高三5月检测)某学习小组学习了单摆的相关知识后，想利用如图甲所示的装置测量当地的重力加速度。 (1)实验步骤如下：A用游标卡尺测量小球的直径；B按装置图安装好实验装置；C用米尺测量细线悬点到小球的长度L；D将小球拉离平衡位置一个小角度，由静止释放小球，稳定后从小球某次经过平衡位置时开始计时，并计
35、数为0，此后小球每摆到平衡位置一次，计数一次，依次计数为1、2、3、，当数到20时，停止计时，测得时间为t；E多次改变悬线长度，测出对应每次悬线的长度，重复实验步骤C、D；F计算出每个悬线长度对应的t2；G以t2为纵坐标、L为横坐标，作出t2L图线。结合上述实验步骤，完成下列任务：该同学根据实验数据，利用计算机作出的t2L图线如图乙所示。根据图线拟合得到方程t2403.3L6.3。由此可以得出当地的重力加速度g_m/s2。(取29.86，结果保留三位有效数字)(2)从理论上分析图线没有过坐标原点的原因是_。解析：(1)依题意得，单摆的周期为T又单摆周期T2联立可得t2L由图线拟合得到的方程为t
36、2403.3L6.3，则403.3化简可得g9.78 m/s2。(2)单摆摆长等于摆线长度和摆球半径之和，把摆线长度作为单摆摆长，摆长小于实际摆长，因此图线没有过坐标原点，在纵轴上截距不为零。答案：(1)9.78(2)没有把球的半径算入摆长13在“用单摆测定重力加速度”的实验中：(1)摆动时偏角满足的条件是小于5，为了减小测量周期的误差，计时开始时，摆球应是经过最_(选填“高”或“低”)点的位置，且用停表测量单摆完成多次全振动所用的时间，求出周期。图甲中停表示数为一单摆全振动50次所用的时间，则单摆振动周期为_。 (2)用最小刻度为1 mm的刻度尺测摆长，测量情况如图乙所示。O为悬挂点，从图乙
37、中可知单摆的摆长为_m。(3)若用L表示摆长，T表示周期，那么重力加速度的表达式为g_。(4)考虑到单摆振动时空气浮力的影响后，学生甲说：“因为空气浮力与摆球重力方向相反，它对球的作用相当于重力加速度变小，因此振动周期变大。”学生乙说：“浮力对摆球的影响好像用一个轻一些的摆球做实验，因此振动周期不变。”这两个学生中_。A甲的说法正确B乙的说法正确C两学生的说法都是错误的解析：(1)摆球经过最低点时小球速度最大，容易观察和计时；图甲中停表的示数为1.5 min12.5 s102.5 s，则周期T s2.05 s。(2)从悬点到球心的距离即为摆长，可得L0.997 0 m。(3)由单摆周期公式T2
38、可得g。(4)由于受到空气浮力的影响，小球的质量没变而相当于小球所受重力减小，即等效重力加速度减小，因而振动周期变大，选项A正确。答案：(1)低2.05 s(2)0.997 0(0.997 00.998 0均可)(3)(4)A 考向六光学实验一、测玻璃砖的折射率1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的像挡住，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，OO即为折射光
39、线，入射角1AOM，折射角2OON。(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1，重复实验步骤，列表记录相关测量数据。2数据处理(1)平均值法：计算每次实验的折射率n，求出平均值。(2)图像法(如图甲所示)。(3)单位圆法(如图乙所示)。二、测光的波长1观察与记录(1)调整单缝与双缝间距为几厘米时，观察白光的干涉条纹。(2)在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。(3)调节测量头，使分划板中心刻度线对齐第1条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1，转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻度线与第n条相邻的亮条纹中心对齐时，记下手轮上的读数a2
40、，则相邻两条纹间的距离x。(4)换用不同的滤光片，测量其他色光的波长。2数据处理用刻度尺测量出双缝到光屏间的距离l，由公式x得x计算波长，重复测量、计算，求出波长的平均值。典例6 (2020山东滨州高三下学期二模)如图所示是某同学在做插针法测定玻璃折射率的实验中记录的数据，其中P1、P2、P3、P4为实验中记录的四枚4大头针的位置。(1)下列说法正确的是_。A在观察一侧插大头针P3、P4时，通过玻璃砖看到大头针P2、P1下半部分像和从玻璃砖上方看到的大头针P2、P1上半部分物连在一起B在观察一侧插大头针P3、P4时，通过玻璃砖看到大头针P2、P1下半部分像和从玻璃砖上方看到的大头针P2、P1上
41、半部分物错开一段距离C在观察一侧插大头针P3、P4时，应使P3、P4和P1、P2在一条直线上D在观察一侧插针时应使P3挡住P2、P1的像，P4挡住P3和P2、P1的像(2)如图所示，P1、P2的直线与玻璃砖的交点为A，P3、P4的直线与玻璃砖的交点为C。取ACCE，从C、E分别作玻璃砖界面的垂线CB和ED，B、D分别为垂足，用刻度尺量得AB25.0 mm、CD40.0 mm、ED30.0 mm，玻璃砖的折射率为_。(结果保留三位有效数字)解析(1)实验时在直线上竖直插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P2的像挡住P1的像，再在观察的这一侧插两枚大头针
42、P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3及P1、P2的像，记下P3、P4的位置，故A、B、C错误，D正确。(2)根据图可知，光线透过玻璃砖时，入射角为1，折射角为2，则有sin 1，sin 2根据折射定律可知玻璃砖的折射率为n1.6。答案(1)D(2)1.614(2019高考天津卷)某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸。(1)下列哪些措施能够提高实验准确程度_。A选用两光学表面间距大的玻璃砖B选用两光学表面平行的玻璃砖C选用粗的大头针完成实验D插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些(2)该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线
43、和四个大头针扎下的孔洞如下图所示，其中实验操作正确的是_。 (3)该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN的垂线，垂足分别为C、D点，如图所示，则玻璃的折射率n_。(用图中线段的字母表示) 解析：(1)为了减小实验误差，选用的玻璃砖前后表面间距应尽量大些，即使玻璃砖内的折射光线尽量长些，A正确；测量折射率时，只需找出入射光线和折射光线，因此玻璃砖的两光学表面可以不平行，B错误；为了减小实验误差应选用较细的大头针完成实验，C错误；两枚大头针之间的距离尽量大些，使描绘出的光线误差尽量小一些，D正确。(
44、2)由题图可知，选用的玻璃砖两光学表面平行，则入射光线应与出射光线平行，B、C错误；又光线在玻璃砖中与法线的夹角应小于光线在空气中与法线的夹角，A错误，D正确。(3)由折射定律可知n。答案：(1)AD(2)D(3)15(2020山东聊城高三下学期二模)某同学用如图所示的实验装置测量光的波长。(1)用某种单色光做实验时，在离双缝1.2 m远的屏上，用测量头测量条纹的宽度：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；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第4条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所示。图甲读数为_mm，图乙读数为_mm。已知两缝
45、间的间距为0.3 mm，由以上数据，可得该单色光的波长是_m(结果保留两位有效数字)。(2)若实验中发现条纹太密，难以测量，可以采用的改善方法有_。A改用波长较短的光作为入射光B增大双缝到屏的距离C换窄一点的单缝D换间距为0.2 mm的双缝解析：(1)螺旋测微器读数为x10.0 mm0.01 mm25.00.250 mm，x28.5 mm0.01 mm15.08.650 mm根据公式x代入数据得7.0107 m。(2)根据公式x可知，实验中发现条纹太密时，可以通过增大双缝到屏的距离，或增大波长，或减小双缝间距来增大条纹间距，故B、D正确，A、C错误。答案：(1)0.2508.6507.0107(2)BD
