人教高中物理专题17 光学与热学实验（精讲）.docx

2023年高考物理二轮复****讲练测
专题17 光学与热学实验（精讲）
精讲考点
精讲内容
考点1
测量玻璃的折射率
考点2
用双缝干涉测量光的波长
考点3
用油膜法估测分子的大小
考点4
探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系
【知识体系构建】
【典例方法突破】
测量玻璃的折射率
【例1】（2022年北京三模）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'（如图）。
（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_____。
【答案】     不变     偏小     不变     甲、乙     丁
【详解】（1）[1]同学1光路图，如图
由图可知角度保持不变，所以n的值不变。
[2]同学2光路图，如图
由图可知其中变大，则n变小，即测量值偏小。
[3]同学3光路图，如图
由于测量操作无误，所以测量值等于真实值，即不变。
（2）[4]根据结果画出的光路图如图所示
连线可以发现，甲的折射光线与入射光线处于法线的一侧，针插错了。乙同学的入射光线与折射光线在同一直线上，肯定针也插错了。
[5]丁同学插针的位置距离较大，误差较小，所以测量结果准确度更高。
【例2】（2022年浙江联考）小显和小涛同学“用插针法测玻璃棱镜的折射率”
（1）小显同学按实验步骤，先在纸上插下二枚大头针P1、P2，然后在玻璃棱镜的另一侧插下另外二枚大头针，如图（1）所示．则插针一定错误的是_______（填“P3P4＂或＂P5P6”）按实验要求完成光路图____，并标出相应的符号，所测出的玻璃棱镜的折射率n＝_______．
（2）小涛同学突发奇想，用两块同样的玻璃直角三棱镜ABC来做实验，两者的AC面是平行放置的，如图（2）所示．插针P1、P2的连线垂直于AB面，若操作正确的话，则在图（2）中右边的插针应该是________（选填＂P3P4＂、＂P3P6＂、＂P5P4＂、＂P5P6）
【答案】                   
【详解】（1）光线经三棱镜折射后应该偏向底边，故插针一定错误的是“P5P6”； 光路如图；
根据光的折射定律：
（2）根据光路图可知，经过P1P2的光线经两块玻璃砖的分界处后向下偏，然后射入右侧玻璃砖后平行射出，则图（2）中右边的插针应该是P5P6；
【方法规律归纳】
1.实验目的:测定玻璃的折射率,掌握光发生折射的入射角和折射角的确定方法。
2.实验原理:用插针法找出与入射光线AO对应的出射光线O'B,确定出O'点,画出折射光线OO',然后测量出角θ1和θ2,根据n=计算玻璃的折射率。
3.测量玻璃的折射率实验中数据处理的方法
(1)计算法:由n=sin θ1sin θ2,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=sin θ1sin θ2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=lEHlOE,sin θ2=lE'H'lOE',lOE=lOE'=R，所以
用刻度尺量出lEH、lE'H'的长度就可以求出n=sin θ1sin θ2=lEHlE'H'。
用双缝干涉测量光的波长
【例3】（2022年福建漳州三模）在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图甲所示。
（1）单缝宽度为h，双缝间距为d，双缝与屏距离为l，当采取下列四组数据中的哪一组时，可能在光屏上观察到