2025屆高考物理一輪復(fù)習(xí)：物理實(shí)驗(yàn)（三）原卷版

第38講物理實(shí)驗(yàn)（三）

磅好一切德?佞耳目標(biāo)

實(shí)驗(yàn)8測定玻璃的折射率

磅好二如己?樸華基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)9用雙縫干涉測量光的波長

實(shí)驗(yàn)10驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律

實(shí)驗(yàn)11用油膜;卻古測分子的大小

磅舟三摒施?出題.精析

磅好四格強(qiáng)?題.型^

1、理解和掌握測量玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)原理，并會(huì)做出必要的誤差分析。

2、理解和掌握用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)測量光的波長實(shí)驗(yàn)原理，并會(huì)做出必要的誤差分析。

3、理解和掌握驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn)原理，并會(huì)做出必要的誤差分析。

4、理解和掌握用油膜法估測油酸分子的大小實(shí)驗(yàn)原理，并會(huì)做出必要的誤差分析。

5、能夠在原型實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過對實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)或者創(chuàng)新，做出同類探究。

實(shí)驗(yàn)8測定玻璃的折射率

i.實(shí)驗(yàn)原理

如實(shí)驗(yàn)原理圖甲所示，當(dāng)光線AOi以一定的入射角仇穿過兩面平行的玻璃磚時(shí)，通過插針法找

出跟入射光線AOi對應(yīng)的出射光線O.B,從而求出折射光線。1。2和折射角仇，再根據(jù)〃=鬻或n

sin（72

=為PN;算出玻璃的折射率.

2.實(shí)驗(yàn)器材

木板、白紙、玻璃磚、大頭針、圖釘、量角器、三角板、鉛筆.

3.實(shí)驗(yàn)步驟

(1)用圖釘把白紙固定在木板上.

(2)在白紙上畫一條直線aa',并取a優(yōu)上的一點(diǎn)0為入射點(diǎn)，作過0點(diǎn)的法線NN'.

(3)畫出線段AO作為入射光線，并在AO上插上尸1、P2兩根大頭針.

(4)在白紙上放上玻璃磚，使玻璃磚的一條長邊與直線ad對齊，并畫出另一條長邊的對齊線防，.

(5)眼睛在沆/的一側(cè)透過玻璃磚觀察兩個(gè)大頭針并調(diào)整視線方向，使P1的像被尸2的像擋住，然

后在眼睛這一側(cè)插上大頭針B，使尸3擋住P、2的像，再插上尸4,使尸4擋住尸3和P、尸2的像.

(6)移去玻璃磚，拔去大頭針，由大頭針2、24的針孔位置確定出射光線?！?及出射點(diǎn)。‘，連接

。、。，得線段。。)

⑺用量角器測量入射角仇和折射角02,并查出其正弦值sin仇和sin仇.

(8)改變?nèi)肷浣?，重?fù)實(shí)驗(yàn)，算出不同入射角時(shí)的鬻，并取平均值.

4.數(shù)據(jù)處理

(1)計(jì)算法：用量角器測量入射角仇和折射角仇，并查出其正弦值sin仇和sin。?.算出不同入射角

sin0i乂加汨工人/士

時(shí)的而瓦，并取平均值.

(2)作sinOi—sin4圖象：改變不同的入射角仇，測出不同的折射角彷，作sina—sin。?圖象，由

力=鬻可知圖象應(yīng)為直線，如實(shí)驗(yàn)原理圖乙所示，其斜率為折射率?

sin(72

(3)“單位圓”法確定sin仇、sinfe，計(jì)算折射率〃.

以入射點(diǎn)。為圓心，以一定的長度R為半徑畫圓，交入射光線。4于E點(diǎn)，交折射光線。。，于

EHE'H'

￡點(diǎn)，過E作NM的垂線即，過F作NN的垂線如實(shí)驗(yàn)原理圖丙所示，sina=不，sin%：*，

OE=OE,=R,則"=普=黑.只要用刻度尺量出EH、EH的長度就可以求出

Sin(72Hn

5.注意事項(xiàng)

(1)用手拿玻璃磚時(shí)，手只能接觸玻璃磚的毛面或棱，不能觸摸光潔的光學(xué)面，嚴(yán)禁把玻璃磚當(dāng)

尺子畫玻璃磚的另一邊bb'.

(2)實(shí)驗(yàn)過程中，玻璃磚在紙上的位置不可移動(dòng).

(3)大頭針應(yīng)豎直地插在白紙上，且玻璃磚每兩枚大頭針P1與尸2間、B與尸4間的距離應(yīng)大一

點(diǎn)，以減小確定光路方向時(shí)造成的誤差.

(4)實(shí)驗(yàn)時(shí)入射角不宜過小，否則會(huì)使測量誤差過大，也不宜過大，否則在一側(cè)將看不到尸卜

尸2的像.

探秘?創(chuàng)題蹄析

[例題1](2024?天津模擬)(1)某同學(xué)在利用“插針法”測定一塊紅色直角三角形玻璃磚折射率時(shí)

發(fā)現(xiàn)，由于玻璃磚的顏色較深，在另一側(cè)很難觀測到對側(cè)所插的針。他想到可以用實(shí)驗(yàn)室的紅

色激光器來完成實(shí)驗(yàn)。如圖所示，他在木板上固定好白紙，放好玻璃磚，正確作出了界面MN、

MP、NP,然后讓很細(xì)的激光平行于木板從玻璃磚的上界面MN入射。

①由于激光很強(qiáng)，不能用眼睛直接觀測，該同學(xué)通過在木板上插入被激光照亮的針來確定激光光

路，正確的插針順序應(yīng)是。

A.Pl、P2、P3,P4B.P4、P3、P2、P1

C.Pl、P2、P4、P3D.P4、P3、Pl、P2

②若P1P2與MN垂直，用量角器量得圖中的01=60°,02=30°,則玻璃的折射率為o

「V32V3V3

A.y3B.—C.-----D.—

332

③若激光器正常發(fā)光，平行木板從玻璃磚NP界面垂直射入玻璃磚，如圖中虛線所示。該同學(xué)發(fā)

現(xiàn)在MP一側(cè)始終找不到出射光線，原因是；該同學(xué)發(fā)現(xiàn)

在MN一側(cè)可以找到出射光線，他依然用被激光照亮的針確定了激光在MN一側(cè)的出射光線和N

P一側(cè)的入射光線，則測量后他（選填“能”或“不能”）計(jì)算出玻璃的折射率。

[例題2]（2024?渝中區(qū)校級模擬）在“測定玻璃的折射率”的實(shí)驗(yàn)中，在白紙上放好玻璃磚，然后

畫出玻璃磚與空氣的兩個(gè)界面aa'和bb',如圖甲所示。在玻璃磚的一側(cè)插上兩枚大頭針Pi和

P2,用“+”表示大頭針的位置，然后在另一側(cè)透過玻璃磚觀察，并依次插上大頭針P3和P4。

（1）在插P3和P4時(shí)，應(yīng)使P3擋?。ㄟx填“Pl”、“P2”、“P1和P2"、“P1或P2”）

的像，使P4擋住（選填“P2”、“P3”、“P3和Pl、P2"、“Pl、P2或P3”）的

像。

（2）用“插針法”找出與入射光線對應(yīng)的折射光線，以入射點(diǎn)O為圓心作圓，與入射光線、折

射光線分別交于A、B點(diǎn)，再過A、B點(diǎn)作法線NN'的垂線，垂足分別為C、D點(diǎn)，如圖乙所

示，則玻璃的折射率n=（用圖中線段的字母表示）。

(3)為了進(jìn)一步提高測量準(zhǔn)確度，請?zhí)岢鲆粭l合理的改進(jìn)建議：

甲乙

[例題3](2024?沙坪壩區(qū)校級模擬)如圖所示的陰影部分ABC為一透明光學(xué)元件的橫截面，AC為

1

圓心在。叱圓弧面，ABC。構(gòu)成正方形。現(xiàn)要測定該元件的折射率，可供選用的器材還有：

大頭針、筆、刻度尺、圓規(guī)、平整的木板、圖釘、白紙。

(1)某小組進(jìn)行了如下的實(shí)驗(yàn)操作，下列實(shí)驗(yàn)操作步驟的正確順序是;

A.移去大頭針和光學(xué)元件，記錄好Pl、P2和P3的孔洞位置，在固定好的白紙上作出直角坐標(biāo)系

xOy,Ox軸與OC重合，Oy軸與OA重合；

B.將白紙用圖釘固定在平整木板上，在白紙上畫出光學(xué)元件的橫截面圖，標(biāo)好對應(yīng)關(guān)系，把光

學(xué)元件放在白紙上，使它的橫截面與圖中畫線對齊；

C.用刻度尺測出Pi、P2和P3在直角坐標(biāo)系xOy中的坐標(biāo)Pi(xi,yi),P2(x2,y2),P3(x3,

y3)o計(jì)算出此光學(xué)元件折射率n；

D.在O點(diǎn)豎直插大頭針P,在D點(diǎn)豎直插大頭針Pi,在AB外側(cè)調(diào)整視線觀察到大頭針P和P

1的像在一條直線上，再豎直插上兩枚大頭針P2、P3,使P2擋住P和P1的像，P3擋住P1和P、

P2的像。

(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得的Pi、P2和P3坐標(biāo)，求出此光學(xué)元件折射率測量值的表達(dá)式為n=

(用測量的坐標(biāo)值表示)。

(3)步驟D中，在D點(diǎn)豎直插大頭針Pi,發(fā)現(xiàn)在AB外側(cè)無論怎樣調(diào)整視線都不能觀察到大頭

針P和P1的像在一條直線上，這是為什么？o

P,03

Ay12

0Cx

實(shí)驗(yàn)9用雙縫干涉測量光的波長

一、實(shí)驗(yàn)器材

雙縫干涉儀(由光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭組成)，另外還

有學(xué)生電源、導(dǎo)線、刻度尺.

1.相鄰兩條亮條紋的間距Ax與入射光波長九雙縫Si、S2的間距1及雙縫與屏的距離/滿足的

關(guān)系式為

2.測量頭的構(gòu)造及使用

如圖甲所示，測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，分劃板會(huì)向左右移動(dòng)，測量時(shí)，

應(yīng)使分劃板中心刻度對齊條紋的中心，如圖乙，記下此時(shí)手輪上的讀數(shù).

甲乙

兩次讀數(shù)之差就表示這兩條條紋間的距離.

實(shí)際測量時(shí)，要測出n條亮紋(暗紋)的寬度，設(shè)為a,那么

二、實(shí)驗(yàn)步驟

1.觀察干涉條紋

(1)將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如圖所示.

光司源濾光片單縫雙-縫--遮二光筒--『屏一

J1k'A

'工..四'

(2)接好光源，打開開關(guān)，使燈絲正常發(fā)光.

(3)調(diào)節(jié)各器件的高度，使光源發(fā)出的光能沿軸線到達(dá)光屏.

(4)安裝雙縫和單縫，中心大致位于遮光筒的軸線上，使雙縫與單縫的縫平行，二者間距約5?10cm,這

時(shí)，可觀察白光的干涉條紋.

(5)在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋.

2.測定單色光的波長

(1)安裝測量頭，調(diào)節(jié)至可清晰觀察到干涉條紋.

(2)使分劃板中心刻線對齊某條亮條紋,的中央，一記下手輪上的讀數(shù)的，將該條紋記為第1條亮

紋；轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板中心刻線移動(dòng)至另一亮條紋的中央，記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)42,將該條紋

記為第n條亮紋.

(3)用刻度尺測量雙縫到光屏的距離是已知的).

(4)重復(fù)測量.

三、數(shù)據(jù)處理

⑴條紋間距Ax=箕低.

⑵波長

(3)計(jì)算多組數(shù)據(jù)，求力的平均值.

四、注意事項(xiàng)

(1)雙縫干涉儀是比較精密的儀器，應(yīng)輕拿輕放，且注意保養(yǎng).

(2)安裝時(shí)，注意調(diào)節(jié)光源、濾光片、單縫、雙縫的中心均在遮光筒的中心軸線上，并使單縫、

雙縫平行且間距適當(dāng).

(3)光源燈絲最好為線狀燈絲，并與單縫平行且靠近.

(4)照在光屏上的光很弱，主要原因是燈絲與單縫、雙縫，測量頭與遮光筒不共軸所致；干涉條

紋不清晰的一般原因是單縫與雙縫不平行所致，故應(yīng)正確調(diào)節(jié).

五、誤差分析

(1)雙縫到屏的距離/的測量存在誤差.

(2)測條紋間距Ax帶來的誤差.

①干涉條紋沒有調(diào)整到最清晰的程度；

②誤認(rèn)為Ax為亮(暗)條紋的寬度；

③分劃板刻線與干涉條紋不平行，中心刻線沒有恰.好位于條紋中心；

④測量多條亮條紋間的距離時(shí)讀數(shù)不準(zhǔn)確，此間距中的條紋數(shù)未數(shù)清.

[例題4](2024?五華區(qū)校級模擬)圖甲為“用雙縫干涉測量光的波長”的實(shí)驗(yàn)裝置。

光源Qbg平縫遮光筒’

占卜什*的LJ40

”i；Ft35

圖甲圖乙圖丙

(1)光具座上安裝的元件a、b、c分別是。

A.透鏡、單縫、濾光片

B.透鏡、單縫、雙縫

C.透鏡、濾光片、單縫

（2）按照正確的順序安裝好元件，調(diào)整后在光屏上觀察到明暗相間的條紋。將測量頭的分劃板中

心刻線與某亮紋中心對齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時(shí)手輪上的示數(shù)xi=2.230mm。然后同

方向轉(zhuǎn)動(dòng)測量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對齊如圖乙所示，此時(shí)手輪上的示數(shù)如圖

丙所示，X2=mm=已知單縫與雙縫間的距離為100mm,雙縫與屏的距離800m

m,雙縫間距0.25mm?？傻盟鶞y光的波長為m。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

（3）關(guān)于此實(shí)驗(yàn)，下面幾種說法正確的是0

A.僅撤掉濾光片，光屏仍能觀察到干涉圖樣

B.僅將單縫移近雙縫，光屏上觀察到的條紋數(shù)變少

C.單、雙縫相平行，兩縫與光屏上的條紋相垂直

D.僅撤掉雙縫，在光屏上可能觀察到明暗相間的條紋

[例題5]（2024?海南）某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)利用如圖所示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置測量光的波長。

（1）實(shí)驗(yàn)過程中，在光屏上得到了明暗相間的條紋，則下列說法正確的是（填選項(xiàng)序

號(hào)）。

A.僅增大雙縫間距，相鄰干涉條紋中心間距增大

B.僅增大雙縫到屏的距離，相鄰干涉條紋中心間距增大

C.僅增大單縫到雙縫的距離，相鄰干涉條紋中心間距增大

D.僅把藍(lán)色濾光片換成紅色濾光片，相鄰干涉條紋中心間距增大

（2）如果雙縫間距是d,雙縫到屏的距離是L,第1條亮紋中央到第5條亮紋中央間距是x,則

光的波長是（用x、d、L表示）。

光源濾光片單縫邛縫遮光筒?

[例題6]（2024?紅橋區(qū)一模）如圖甲所示，為“用雙縫干涉測量光的波長”的實(shí)驗(yàn)裝置。

(1)實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)調(diào)節(jié)光具座上放置的各光學(xué)元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上，保證

單縫和雙縫平行。若從目鏡中看到干涉條紋太密，要想減少從目鏡中觀察到的條紋數(shù)量，下列做

法可行的是o

A.僅換用間距更小的雙縫

B.僅將單縫向雙縫靠近

C.僅將屏向靠近雙縫的方向移動(dòng)

D.僅將紅色濾光片換成紫色濾光片

(2)轉(zhuǎn)動(dòng)測量頭的手輪，使分劃板中心刻線對準(zhǔn)第1條亮紋，讀出手輪的讀數(shù)為1.030mm。繼

續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃板中心刻線對準(zhǔn)第10條亮紋如圖乙所示，讀出手輪的讀數(shù)為

____mm。已知雙縫間的寬度d=0.3mm,通過激光測距儀測量出雙縫到投影屏間的距離L=1.0m,

則該種色光的波長是m?

實(shí)驗(yàn)10驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律

1.實(shí)驗(yàn)原理

在一維碰撞中，測出物體的質(zhì)量7"和碰撞前、后物體的速度V、v',算出碰撞前的動(dòng)量P=7"1V1

+加2V2及碰撞后的動(dòng)量"=加也'+加2V2’，看碰撞前后動(dòng)量是否守恒.

2.實(shí)驗(yàn)器材

斜槽、小球(兩個(gè))、天平、復(fù)寫紙、白紙等.

3.實(shí)驗(yàn)步驟

(1)用天平測出兩小球的質(zhì)量，并選定質(zhì)量大的小球?yàn)槿肷湫∏?

(2)按照實(shí)驗(yàn)原理圖甲安裝實(shí)驗(yàn)裝置.調(diào)整、固定斜槽使斜槽底端水平.

(3)白紙?jiān)谙?，?fù)寫紙?jiān)谏锨以谶m當(dāng)位置鋪放好.記下重垂線所指的位置。.

(4)不放被撞小球，讓入射小球從斜槽上某固定高度處自由滾下，重復(fù)10次.用圓規(guī)畫盡量小的

圓把小球所有的落點(diǎn)都圈在里面.圓心P就是小球落點(diǎn)的平均位置.

(5)把被撞小球放在斜槽末端，讓入射小球從斜槽同一高度自由滾下，使它們發(fā)生碰撞，重復(fù)實(shí)

驗(yàn)L0次.用步驟(4)的方法，標(biāo)出碰后入射小球落點(diǎn)的平均位置M和被撞小球落點(diǎn)的平均位置N.如

實(shí)驗(yàn)原理圖乙所示.

(6)連接ON,測量線段OP、OM.ON的長度.將測量數(shù)據(jù)填入表中.最后代入如為萬

+m70N,看在誤差允許的范圍內(nèi)是否成立.

(7)整理好實(shí)驗(yàn)器材放回原處.

(8)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，碰撞系統(tǒng)的動(dòng)量守恒.

4.數(shù)據(jù)處理

驗(yàn)證表達(dá)式：”21丫1+相2也=m”1'+加2也'

5.注意事項(xiàng)

(L)前提條件

保證碰撞是一維的，即保證兩物體在碰撞之前沿同一直線運(yùn)動(dòng)，碰撞之后還沿這條直線運(yùn)動(dòng).

(2)利用斜槽進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，入射球質(zhì)量要大于被碰球質(zhì)量，即如＞〃Z2,防止碰后加1被反彈

探秘-創(chuàng)題樣析

[例題7](2024?廣東二模)某同學(xué)利用如圖所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，滑塊1和滑塊2前端均

安裝了圓形彈片，兩滑塊上的擋光片寬度相同。實(shí)驗(yàn)過程如下：

①分別測出滑塊1和滑塊2的質(zhì)量mi、m2;

②調(diào)整氣墊導(dǎo)軌水平；

③將兩滑塊分別置于氣墊導(dǎo)軌兩端，同時(shí)輕推兩個(gè)滑塊，兩滑塊相向運(yùn)動(dòng)，分別經(jīng)過兩個(gè)光電門

后發(fā)生碰撞，碰撞后兩滑塊彈開，速度方向均與碰撞前的相反，再次分別經(jīng)過兩個(gè)光電門，計(jì)時(shí)

器記錄滑塊上的擋光片兩次經(jīng)過光電門的擋光時(shí)間；

④重復(fù)步驟③，得到多組數(shù)據(jù)；

⑤斷開氣源和計(jì)時(shí)器的電源，整理儀器。

根據(jù)以上步驟，回答下列問題：

(1)步驟②中，判斷氣墊導(dǎo)軌水平的方法是：接通氣源和計(jì)時(shí)器后，使滑塊在氣墊導(dǎo)軌上自由滑

動(dòng)時(shí)，滑塊上的擋光片通過兩個(gè)光電門的擋光時(shí)間;

(2)步驟③中，輕推兩個(gè)滑塊后，若滑塊1碰撞前、后經(jīng)過光電門1的擋光時(shí)間分別為ti、

滑塊2碰撞前、后經(jīng)過光電門2的擋光時(shí)間分別為t2、t*擋光片的寬度為L,則碰撞前，滑塊1

的速度大小為，碰撞前后，滑塊1的速度變化量的大小為；

(3)若等式絲1=__________成立，則說明兩滑塊碰撞過程中總動(dòng)量守恒。

m2

光電門1光電門2

擋光片為為擋光片

&滑Ml氣7導(dǎo)軌滑塊2&

[例題8](2024?河西區(qū)二模)某實(shí)驗(yàn)小組采用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置做“驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律”的實(shí)

驗(yàn)。在桌面上放置氣墊導(dǎo)軌，安裝光電計(jì)時(shí)器1和光電計(jì)時(shí)器2,放置帶有遮光片的滑塊A、

B,調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌成水平狀態(tài)。

光電光電—25

遮光片計(jì)曹1遮光片峭器2

-^L—20

zfe_____

七°ii5

甲乙

(1)用螺旋測微器測量滑塊A上遮光片的寬度dA,如圖乙所示，讀數(shù)為mmo

(2)實(shí)驗(yàn)開始前滑塊A置于光電門1的左側(cè)，滑塊B靜置于兩光電門間的某一適當(dāng)位置。給A

一個(gè)向右的初速度，A通過光電門1的時(shí)間為ti。A與B碰撞后，B通過光電門2的時(shí)間為t2,

A通過光電門1的時(shí)間為t3。為完成該實(shí)驗(yàn)，還需要測量的物理量有o

A.滑塊B上遮光片的寬度dB

B.滑塊A的總質(zhì)量mA

C.滑塊B的總質(zhì)量mB

D.光電門1到光電門2的間距L

(3)若利用⑴(2)中所給物理量的符號(hào)書寫的表達(dá)式—4翌=如強(qiáng)-如唐_成立，則

rlr2r3

說明動(dòng)量守恒定律成立。

[例題9](2024?石家莊二模)某小組利用如圖所示的裝置做驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)。滑塊A、B

的質(zhì)量分別為mA、BIB,氣墊導(dǎo)軌已調(diào)節(jié)水平。

氣墊導(dǎo)軌

（1）甲同學(xué)在滑塊B左端粘上少量橡皮泥，將滑塊A從傾斜軌道上某點(diǎn)由靜止釋放，通過光電

門C的擋光時(shí)間為ti,與滑塊B碰后粘在一起，通過光電門D的擋光時(shí)間為t2,在誤差允許的范

圍內(nèi)，只需驗(yàn)證等式（用題中給出的字母表示）成立即說明碰撞過程中滑塊A、B系統(tǒng)

動(dòng)量守恒。某次實(shí)驗(yàn)中，測得ti=0.04s、t2=0.10s,可知滑塊A和滑塊B的質(zhì)量比為o

（2）乙同學(xué)在滑塊B左端裝上輕質(zhì)彈性圈，將滑塊A從傾斜軌道上某點(diǎn)由靜止釋放，A第一次

通過光電門C的擋光時(shí)間為t3,與滑塊B碰后，A向左運(yùn)動(dòng)第二次通過光電門C的擋光時(shí)間為t

4,滑塊B通過光電門D的擋光時(shí)間為t5,則在誤差允許的范圍內(nèi)，只需驗(yàn)證等式（用

題中給出的字母表示）成立即說明碰撞過程中滑塊A、B系統(tǒng)動(dòng)量守恒。若使滑塊A與B碰撞后

均向右運(yùn)動(dòng)，應(yīng)使滑塊A的質(zhì)量（選填“大于”“等于”或“小于”）滑塊B的質(zhì)量。

實(shí)驗(yàn)11用油膜法估測分子的大小

1.實(shí)驗(yàn)器材

盛水淺盤、注射器（或滴管）、容量瓶、坐標(biāo)紙、玻璃板、琲子粉（或細(xì)石膏粉）、油酸酒精溶液、

量筒、彩筆.

2.實(shí)驗(yàn)步驟

⑴用稀酒精溶液及清水清洗.淺盤，充分洗去油污、粉塵，以免給實(shí)驗(yàn)帶來誤差.

（2）配制油酸酒精溶液，取油酸1mL,注入500mL的容量瓶中，然后向容量瓶內(nèi)注入酒精，直到

液面達(dá)到500mL刻度線為止，搖動(dòng)容量瓶，使油酸充分溶解在酒精中，這樣就得到了500mL含1m

L純油酸的油酸酒精溶液.

（3）用注射器（或滴管）將油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并記下量筒內(nèi)增加一定體積匕時(shí)

的滴數(shù)n.

（4）根據(jù)Vo=孑算出每滴油酸酒精溶液的體積Vo.

（5）向淺盤里倒入約2cm深的水，并將扉子粉或細(xì)石膏粉均勻地撒在水面上.

（6）用注射器（或滴管）將一滴油酸酒精溶液滴在水面上.

(.7)待油酸薄膜的形狀.穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，并將油酸膜的形狀用彩筆畫在玻璃板上.

(8)將畫有油酸.薄膜輪廓的玻璃板放在坐標(biāo)紙上，算出油酸薄.膜的面積S(求面積時(shí)以坐標(biāo)紙上邊

長為1cm的正方形為單位計(jì)算輪廓內(nèi)正方形的個(gè)數(shù)，不足半個(gè)的舍去，多于半個(gè)的算一個(gè)).

根據(jù)油酸酒精溶液的配制比例，算出一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積并代入公式

(9)V,kJ

算出油酸薄膜的厚度d

(10)重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)步驟，多測幾次油酸薄膜的厚度，并求平均值，即為油酸分子的大小.

3.實(shí)驗(yàn)原理

實(shí)驗(yàn)采用使油酸在水面上形成一層單分子油膜的方法估測分子的大小.當(dāng)把一滴用酒精稀釋過

的油酸滴在水面上時(shí)，油酸就在水面上散開，其中的酒精溶于水，并很快揮發(fā)，在水面上形成如實(shí)

驗(yàn)原理圖甲所示形狀的一層純油酸薄膜.如果算出一定體積的油酸在水面上形成的單分子油膜的面

積，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純油酸的體積，用S表示單分子

油膜的面積，用d表示分子的直徑，如實(shí)驗(yàn)原理圖乙所示，則

kJ

4.數(shù)據(jù)處理

根據(jù)上面記錄的數(shù)據(jù)，完成以下表格內(nèi)容.

實(shí)驗(yàn)次數(shù)量筒內(nèi)增加1mL溶液時(shí)的滴數(shù)輪廓內(nèi)的小格子數(shù)輪廓面積S

1

2

實(shí)驗(yàn)次數(shù)一滴一純油酸的體積V分子的大小(m)平均值

1

2

5.注意事項(xiàng)

(1)注射器針頭高出水面的高度應(yīng)在1cm之內(nèi)，當(dāng)針頭靠水面很近(油酸未滴下之前)時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)

針頭下方的粉層已被排開，這是由于針頭中酒精揮發(fā)所致，不影響實(shí)驗(yàn)效果.

(2)待測油酸薄膜擴(kuò)散后又會(huì)收縮，要在油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后再畫輪廓.擴(kuò)散后又收縮有兩個(gè)

原因：①水面受油酸液滴沖擊凹陷后又恢復(fù)；②酒精揮發(fā)后液面收縮.

(3)當(dāng)重做實(shí)驗(yàn)時(shí)，將水從淺盤的一側(cè)邊緣倒出，在這側(cè).邊緣會(huì)殘留油酸，可用少量酒精清洗,

并用脫脂棉擦去再用清水沖洗，這樣做可保持淺盤的清潔.

(4)本實(shí)驗(yàn)只要求估測分子的大小，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)量級符合要求即可.

探秘?例題樣析

[例題10](2024?浙江模擬)有同學(xué)完成“用油膜法估測油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)。

（1）在實(shí)驗(yàn)中油酸體積占油酸酒精溶液總體積的比例最為合適的是;

A.1：50

B.1：500

C.1：5000

（2）由于沒有方格紙，該同學(xué)首先在一張透明膠片上描出油膜的輪廓，測量膠片的面積So,并

用高精度的電子天平稱量出整張膠片的質(zhì)量M,然后沿輪廓剪下對應(yīng)的油膜形狀的膠片，其質(zhì)量

為m,則油膜的面積為（用所給物理量符號(hào)來表示）；

（3）下列操作有助于減小實(shí)驗(yàn)誤差的是o

A.撒粉時(shí)要盡量厚一些，覆蓋整個(gè)淺盤

B.滴油酸酒精溶液時(shí)，針頭需遠(yuǎn)離液面

C.滴油酸酒精溶液后需待油膜穩(wěn)定后再測其面積

[例題11]（2024?上海二模）物質(zhì)是由分子或原子組成，電子的發(fā)現(xiàn)揭開了人類探索物質(zhì)微觀世界的

序幕，人們意識(shí)到原子并非是組成物質(zhì)的最小粒子，原子內(nèi)部還有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，完成下列問題：

（1）分子的運(yùn)動(dòng)：單個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)是隨機(jī)的，大量分子的運(yùn)動(dòng)符合統(tǒng)計(jì)規(guī)律。我們用

來量度物體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能。物體內(nèi)部所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和勢能的總和，叫做物體的

（2）分子有大小：由于分子太小，人類無法直接測量。在“用單分子油膜估測分子大小”的實(shí)驗(yàn)

中，我們把組成物質(zhì)的分子視作是球形；把油膜看作是油酸分子一個(gè)緊挨著一個(gè)平鋪開來而形成

的單分子油膜。

①這一處理方法在物理科學(xué)思維方法中與下列哪種方法最接近O

A.控制變量

B.積累法

C.估測法

D.科學(xué)建模

②己知配置好的油酸酒精溶液濃度為c,測得n滴油酸酒精溶液的體積為Vo。則一滴油酸酒精溶

液中，油酸的體積Vi=0滴入一滴油酸酒精溶液至均勻撒有琲子粉的水面上，油膜充分

散開后的面積為S。則可以估測出油酸分子的直徑為O

（3）（多選題）分子間相互作用：在液體與固體接觸的地方，由于固體分子對附著層內(nèi)液體分子

的作用力和液體內(nèi)部分子間作用力的大小不同，液體對固體表面有浸潤和不浸潤兩種現(xiàn)象。對下

列判斷正確的是o

A.水對玻璃是浸潤的

B.水對醫(yī)用脫脂棉是不浸潤的

C.水銀對玻璃是浸潤的

D.水對防水衣材料是不浸潤的

（4）原子的模型：玻爾在盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，引入了量子化概念，提出了玻爾原子理

論。根據(jù)這一理論，原子從一個(gè)能量狀態(tài)躍遷到另外一個(gè)能量狀態(tài)，會(huì)吸收或發(fā)射一定頻率的光

子。

①如果氫原子從某激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，則該氫原子o

A.放出光子，能量增加

B.放出光子，能量減少

C.吸收光子，能量增加

D.吸收光子，能量減少

②如一束復(fù)色光a在圖示平面內(nèi)，經(jīng)圓心0從空氣中射入半圓形玻璃磚，出射光為b、c兩束單

色光。這是光的現(xiàn)象；玻璃磚對b、c兩束光的折射率大小nbnc（填“等于”、

“大于”或“小于”）。

（5）原子核內(nèi)部有結(jié)構(gòu)：盧瑟福發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子以后，猜想在原子核內(nèi)除質(zhì)子外還存在著另一種粒子

X,后來科學(xué)家用a粒子轟擊被核實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這一猜想，該核反應(yīng)方程為：^He+lBe

X,則O

A.X是中子，m—1,n=0

B.X是電子，m=Ln=0

C.X是中子，m=0,n=1

D.X是電子，m=0,n=l

[例題12]（2024?東城區(qū)一模）做“用油膜法估測油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)。

（1）下列實(shí)驗(yàn)步驟的正確順序是（填寫實(shí)驗(yàn)步驟前的序號(hào)）。

a.往邊長約為40cm的淺盤里倒入約2cm深的水，待水面穩(wěn)定后將適量的琲子粉均勻地撒在水面

上

b.用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形狀穩(wěn)定

c.將畫有油酸膜形狀的玻璃板平放在坐標(biāo)紙上，計(jì)算出油酸膜的面積。根據(jù)油酸的體積和油酸膜

的面積計(jì)算出油酸分子直徑的大小

d.用注射器將事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下量筒內(nèi)每增加一定體積時(shí)的

滴數(shù)，由此計(jì)算出一滴油酸酒精溶液的體積，再根據(jù)油酸酒精溶液的濃度計(jì)算出油酸的體積

e.將玻璃板放在淺盤上，然后將油酸膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上

（2）實(shí)驗(yàn)中，所用油酸酒精溶液每Vi體積溶液中有純油酸體積V2,用注射器和量筒測得體積為

Vo的上述溶液有n滴，把一滴該溶液滴入盛水的撒有琲子粉的淺盤中，待水面穩(wěn)定后，得到油酸

薄膜的輪廓形狀和尺寸如圖所示，如圖中每個(gè)小正方形格的邊長為a,則油酸薄膜的面積S=—

;可求得油酸分子的直徑為（用Vi、V］、Vo、n、S表示）。

（3）某同學(xué)實(shí)驗(yàn)中最終得到的油酸分子直徑數(shù)據(jù)偏大，可能是因?yàn)閛

A.油膜中含有大量未溶解的酒精

B.計(jì)算油膜面積時(shí)，舍去了所有不足一格的方格

C.水面上琲子粉撒得太多，油膜沒有充分展開

D.用注射器和量筒測Vo體積溶液滴數(shù)時(shí)多記錄了幾滴

解惑?題型臺(tái)薄

1.（2024?濟(jì)南模擬）如圖所示為雙縫干涉裝置示意圖，雙縫到光屏的距離為1,雙縫的中垂線與

光屏交于O點(diǎn)。某種單色光照射到雙縫上，觀察到光屏上P點(diǎn)為第4級亮條紋的中心位置（圖

中黑色表示亮條紋）?，F(xiàn)將光屏向右平移1,此時(shí)觀察到光屏上P點(diǎn)為（）

B.第5級亮條紋的中心位置

C.第2級亮條紋的中心位置

D.第1級亮條紋的中心位置

2.（2024?邵陽一模）雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置的截面圖如圖所示，光源S到Si、S2的距離相等，O點(diǎn)

為Si、S2連線中垂線與光屏的交點(diǎn)，光源S發(fā)出的波長為人的光，經(jīng)Si出射后垂直穿過玻璃

片傳播到。點(diǎn)，經(jīng)S2出射后直接傳播到O點(diǎn)，由Si到O點(diǎn)與由S2到O點(diǎn)，光傳播的時(shí)間差

為At。玻璃片厚度為5人，玻璃對該波長光的折射率為1.5,空氣中光速為c,不計(jì)光在玻璃片內(nèi)

B.峨，O點(diǎn)為暗條紋

C.4t=養(yǎng)O點(diǎn)為亮條紋D.=MO

3.（2024?南通模擬）在“油膜法估測分子大小”的實(shí)驗(yàn)中，將1ml的純油酸配制成xml的油酸酒

精溶液，再將1滴體積為V1的溶液滴入到準(zhǔn)備好的淺盤中，淺盤中水的體積為V2,描出的油

膜輪廓共占y個(gè)小方格，每格邊長是1,則可估算出油酸分子直徑為（）

&xV±

A?麗B--

C2D必

22

xyl,ylV2

4.（2024?江西模擬）用圖（a）裝置測量玻璃的折射率時(shí)，俯視圖如圖（b）所示。在水平木板上

插大頭針P、Q,透過玻璃磚觀察，使Q把P擋住，再插大頭針M和N,使N擋住M同時(shí)擋

住玻璃磚中的P和Q,這樣就可以確定玻璃磚的入射光線及其出射光線，從而