高考专题复习教案

光学实验例题及答案

要点精析 典型实验要点： 测定玻璃折射率

实验原理：如图所示，入射光线AO由空气射入玻璃砖，经OO′后由O′B方向射出。作出法线NN′，则折射率n=Sinθ1/Sinθ2

注意事项：手拿玻璃砖时，不准触摸光洁的光学面，只能接触毛面或棱，严禁把玻璃砖当尺画玻璃砖的界面；实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变；大头针应垂直地插在白纸上，且玻璃砖每一侧的两个大头针距离应大一些，以减小确定光路方向造成的误差；入射角应适当大一些，以减少测量角度的误差。

重要演示实验：

1. 加速度和力的关系 加速度和质量的关系

两个相同的小车并排放在光滑水平桌面上，小车前端系上细线，线的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘，盘里分别放有不同质量的砝码。小车所受的水平拉力F的大小可以认为等于砝码（包括砝码盘）的重力大小。小车后端也系有细线，用一只夹子夹住两根细线，控制两辆小车同时开始运动和结束运动。

由于两个小车初速度都是零，运动时间又相同，S=

at2∝a，只要测出两小车位移S之比就等于它们的加速度a之比。

实验结果是：当小车质量相同时，a∝F，当拉力F相等时，a∝

。

实验中用砝码（包括砝码盘）的重力G的大小作为小车所受拉力F的大小，这样做会引起什么样的系统误差？怎样减小这个系统误差？

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2. 卡文迪许实验

下图是卡文迪许扭秤实验的示意图。其中固定在T形架上的小平面镜起着非常大的作用。利用光的反射定律可以把T形架的微小转动放大到能够精确测量的程度。设小平面镜到刻度尺的距离为L，T形架两端固定的两个小球中心相距为l，设放置两个大球m/ 后，刻度尺上的反射光点向左移动了Δx，那么在万有引力作用下，小球向大球移动了多少？

3. 描绘单摆的振动图象

对同一个单摆，如果两次拉出木板得到的图形分别如a、b所示，说明两次拉木板的速度之比为3∶2。

对摆长不同的单摆，如果两次拉木板的速度相同，说明摆的周期之比为3∶2，摆长之比为9∶4。

4. 波的叠加

在一根水平长绳的两端分别向上抖动一下，就分别右两个凸起状态1和2在绳上相向传播。它们在相遇后，彼此穿过，都保持各自的运动状态继续传播，彼此都没有受到影响。

观察一下：在它们相遇过程中，绳上质点的最大位移出现在什么位置？每个点都有可能达到这个位移吗？

在同一根绳子上，各种频率的波传播速度都是相同的。

5. 扩散现象

装有无色空气的广口瓶倒扣在装有红棕色二氧化氮气体的广口瓶上，中间用玻璃板隔开。抽去玻璃板，过一段时间可以发现，两种气体混合在一起，上下两瓶气体的颜色变得均匀一致。

扩散现象也证明分子在做永不停息的无规则运动。

从热力学第一定律分析一下：设环境温度不变，在扩散过程中，瓶中气体将吸热还是放热？这个实验也证明扩散现象有方向性。

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6. 平行板电容器的电容。

静电计是测量电势差的仪器。指针偏转角度越大，金属外壳和上方金属小球间的电势差越大。在本实验中，静电计指针和A板等电势，静电计金属壳和B板等电势，因此指针偏转角越大表示A、B两极板间的电压越高。

本实验中，极板带电量不变。三个图依次表示：正对面积减小时电压增大；板间距离增大时电压增大；插入电介质时电压减小。由

思考：如何测量电容器两极板间的电压？

7. 研究电磁感应现象

首先要查明电流表指针偏转方向和电流方向的关系（方法与画电场中平面上等势线实验相同）。

电键闭合和断开时、电键闭合后滑动变阻器的滑动触头移动过程中、电键闭合后线圈A在B中插入、拔出时，都会发现电流表指针发生偏转，说明有电流产生。而电键保持闭合、滑动触头不动、线圈A 在B中不动时，电流表指针都不动，说明无电流产生。

知，这三种情况下电容分别减小、减小、增大。因此可以确定C和S、d、ε的关系是

。

结论：闭合电路中有感应电流产生的充要条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化。

8. 单缝衍射

从图中看出：当狭缝宽度在0.5mm以上时，缝越窄亮斑也越窄；当狭缝宽度在0.5mm以下时，缝越窄中央亮条越宽，整个亮斑范围越宽，亮纹间距越大。

9. 小孔衍射和泊松亮斑

小孔衍射和泊松亮斑的中心都是亮斑。区别是：泊松亮斑中心亮斑周围的暗斑较宽。

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10. 伦琴射线管

电子被高压加速后高速射向对阴极，从对阴极上激发出X射线。在K、A间是阴极射线即高速电子流，从A射出的是频率极高的电磁波，即X射线。X射线粒子的最高可能的频率可由Ue=hν计算。

11. α粒子散射实验

全部装置放在真空中。荧光屏可以沿着图中虚线转动，用来统计向不同方向散射的粒子的数目。观察结果是，绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，但是有少数α粒子发生了较大的偏转。

12. 光电效应实验

把一块擦得很亮的锌板连接在灵每验电器上，用弧光灯照锌板，验电器的指针就张开一个角度，表明锌板带了电.进一步检查知道锌板带( )电。这表明在弧光灯的照射下，锌板中有一部分( )从表面飞了出去锌板中少了( )，于是带( )电。

设计性实验：

所谓设计型实验，就是题目要求学生运用学过的实验方法，自行设计一个新的实验方案。它要求学生设计实验原理，选择实验器材，安排实验步骤，设计数据处理的方法及分析实验误差。主要考查学生是否理解实验原理和实验仪器的工作原则，是否具有灵活运用实验知识的能力，是否具有在不同情况下迁移知识的能力，这些对学生的能力要求都较高。

设计方案涉及到对实验原理的认识和理解，包括选择的合理实验方法、配置合适的实验器材，安排正确的实验步骤，设计科学的数据处理方法，采用客观的误差分析方法，最后给予总结和评价。

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