2026年高考物理一轮复习考点精讲精练(全国通用)第38讲物理实验(三)(学生版+解析)

这是一份2026年高考物理一轮复习考点精讲精练(全国通用)第38讲物理实验(三)(学生版+解析)，共13页。
1、理解和掌握测量玻璃的折射率实验原理，并会做出必要的误差分析。
2、理解和掌握用双缝干涉实验测量光的波长实验原理，并会做出必要的误差分析。
3、理解和掌握验证动量守恒定律实验原理，并会做出必要的误差分析。
4、理解和掌握用油膜法估测油酸分子的大小实验原理，并会做出必要的误差分析。
5、能够在原型实验基础上，通过对实验的改进或者创新，做出同类探究。
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．
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．
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
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.
某实验小组用“插针法”测量玻璃的折射率，如图甲所示，所用器材有：平行玻璃砖、木板、白纸、大头针、刻度尺、量角器、铅笔、图钉等。
(1)下列操作正确的是_____。
A．为了减小误差，选择的入射角θ1应尽量大些
B．插大头针P2时，必须在另一侧观察，让P2挡住P1的像
C．为了减小误差，大头针P1、P2和P3、P4之间的距离应适当大些
D．如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度小的玻璃砖来测量
(2)同学们按照正确的操作步骤，多次改变入射角，根据测得的入射角和折射角的正弦值，作出了如图乙所示图线，由图线可知该玻璃砖的折射率是 。
(3)某位同学不小心将界面bb'画成如图丙中实线所示（虚线为玻璃砖轮廓），其他实验操作均正确，则实验测得的折射率 （选填“偏大”、“偏小”、“不变”或“都有可能”）。
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)关于该实验，下列说法中正确的是________
A．单缝和双缝应当相互平行
B．测量过程中，把5个条纹间距数成6个，会导致波长测量值偏大
C．把毛玻璃屏向远离双缝的方向移动，相邻两亮条纹中心的距离变宽
D．若通过双缝的两列光波到屏上某点的路程差为波长的奇数倍，该点处一定是暗条纹
(2)某同学在用双缝干涉测量光的波长的实验中，已知两缝间的间距为0.3mm，以某种单色光照射双缝时，在离双缝1.2m远的屏上，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，此时手轮上的读数为2.325mm；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，其读数为 mm。
(3)根据以上实验，测得的这种光的波长等于 nm（结果保留3位有效数字）。
用半径相等的两个小球验证动量守恒定律，装置如图所示。先安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重垂线所指的位置O。接下来的实验步骤如下：
步骤1：不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上。重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置；
步骤2：把小球2放在斜槽末端边缘位置B点，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞。重复多次，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置；
步骤3：用刻度尺分别测量三个落点的平均位置M、P、N离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度。
(1)对于上述实验操作，下列说法正确的是______；
A．小球1每次必须从斜槽上相同的位置由静止滚下
B．斜槽轨道末端必须水平
C．斜槽轨道必须光滑
(2)上述实验还需要测量的物理量有______。
A．点A、B间的高度差B．点B离地面的高度
C．小球1和2的质量D．小球1和2的半径
在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，小红将1mL的纯油酸配制成5000mL的油酸酒精溶液，用注射器测得1mL溶液为80滴。
(1)某次实验，小红把1滴该溶液滴入撒有痱子粉的盛水浅盘，待液面稳定后，呈现出如图甲所示的“锯齿”边沿图样，出现该图样的可能原因是___________；
A．浅盘中装的水量过多B．油酸酒精溶液滴的过少
C．油酸酒精溶液放置时间过久D．痱子粉撒得太多，且厚度不均匀
(2)小红调整后再次实验，把1滴该溶液滴入撒有痱子粉的盛水浅盘，待液面稳定后，将带有坐标方格的玻璃板放在浅盘上，用彩笔在玻璃板上描出油酸膜的轮廓，其形状如图乙所示，坐标方格中正方形的边长为1cm，则滴入浅盘中的纯油酸体积为 cm3，由此可估测出油酸分子的直径是 m。
可见光的波长范围约为400~700nm，分子直径约为0.1~1.0nm。在中学实验室通过选用恰当的方法，可以测量这样的微小量。下列分别给出两种微小量的测量方法。
(1)通过双缝干涉实验测量单色光的波长，实验装置如图甲所示，其中测量头包括毛玻璃、游标尺、分划板、手轮、目镜等。
①测量某亮条纹位置时，手轮上的示数如图乙所示，其示数为 mm。
②下列可以增加目镜中观察到条纹个数的方法为 。（多选）
A．将单缝向双缝靠近
B．将屏向靠近双缝的方向移动
C．使用间距更大的双缝
D．将实验中的紫光更换为红光
③若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，假设某种单色光的条纹间距为Δx，则该单色光的波长λ= 。
(2)用油膜法估测油酸分子的大小实验，将浓度为0.10%的油酸酒精溶液一滴一滴滴入量筒，测出一滴溶液的体积为4.5×10−2mL，向浅盘中倒入适量的水，并向水面均匀地撒入痱子粉，把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油酸膜的轮廓，如图丙所示，数出形成的油膜占据了115个方格，坐标纸中正方形方格的边长为1cm，则估测出油酸分丙子的直径为 m。（计算结果保留2位有效数字）
做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验。
(1)下列实验步骤的正确顺序是______（填写实验步骤前的序号）。
A．往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上
B．用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定
C．将画有油酸膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油酸膜的面积，根据油酸的体积和油酸膜的面积计算出油酸分子直径的大小
D．用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积，再根据油酸酒精溶液的浓度计算出油酸的体积
E．将玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上
(2)该实验体体现了理想化模型的思想，实验中我们的理想假设有_______。
A．把油酸分子视为球形B．油酸在水面上充分散开形成单分子油膜
C．油酸分子是紧挨着的没有空隙D．油酸不溶于水
(3)实验中，体积为V1的所用油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V2，用注射器和量筒测得n滴上述溶液的体积为V0，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，图中每个小正方形的边长为a，则油酸薄膜的面积S= ；可求得油酸分子的直径为 （用V1、V2、V0、n、S表示）。
(4)某同学实验中最终得到的油酸分子直径数据偏大，可能是因为________。
A．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格
B．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开
C．用注射器和量筒测V0体积溶液滴数时多记录了几滴
D．油酸酒精溶液浓度计算值低于实际值
利用如图甲装置做“探究气体等温变化的规律”实验。主要实验步骤如下：
①将压力表的指针校准到0Pa；
②在柱塞上均匀涂抹润滑油，然后将柱塞移至注射器适当刻度处；
③将橡胶套套在注射器下端的开口处，它和柱塞一起把一段空气柱封闭；
④缓慢推动柱塞，记录多组注射器内气体的体积V及相应的压力表示数p。
(1)请指出以上哪些步骤中存在不妥之处： （填写序号）；
(2)甲同学按正确步骤进行了实验，下表为记录的部分实验数据，其中有一次记录的实验数据错误，错误的是 （填对应的实验序号）；
(3)该同学重新按正确步骤进行实验，根据实验所采集数据绘制了p−1V图像，如图乙所示，出现这种情况的可能原因是 （写出一种原因即可）。
某小组同学利用“插针法”测定玻璃的折射率。在完成了光路图以后，以O点为圆心，OA为半径画圆，交OO'延长线于C点，过A点和C点作垂直法线的直线，与法线的交点分别为B点和D点，如图所示。用刻度尺测得AB的长度为x1，CD的长度为x2，则玻璃的折射率n= 。
(1)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中（实验装置如图），下列说法正确的是（ ）
A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝
B．测量某条干涉亮条纹位置时，应使分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐
C．为了减小测量误差，可用测量头测出n条亮条纹间的距离a，求出相邻两条亮条纹间距Δx=an−1
D．某同学用黄光作为入射光，为了增大干涉条纹的间距，可以采用的方法是改用蓝光作为入射光
(2)已知双缝到光屏之间的距离l=500mm，双缝之间的距离d=0.50mm，单缝到双缝之间的距离s=100mm，某同学在用测量头测量时，调整手轮，在测量头目镜中先看到分划板中心刻线对准A亮条纹的中心，然后他继续转动，使分划板中心刻线对准B亮条纹的中心，前后两次游标卡尺的读数如图所示，A位置读数为 mm。则入射光的波长λ= m（结果保留两位有效数字）。
利用图甲装置验证动量守恒定律，将钢球a用细线悬挂于O点，钢球b放在离地面高度为H=0.80m的支柱上，O点到a球球心的距离为L=0.20m。将a球拉至悬线与竖直线夹角为α，由静止释放后摆到最低点时恰与b球正碰，碰撞后a球运动到竖直线夹角β处，b球落到地面上，测出b球的水平位移s，当地重力加速度为g。
(1)改变α角的大小，多次实验，发现钢球a、b碰撞过程不仅动量守恒，机械能也守恒，得到s2−csα的关系图线如图乙，则钢球a、b的质量之比mamb= 。（保留2位有效数字）
(2)若在钢球b的被碰位置贴一小块棉布，依然将a球拉至悬线与竖直线夹角为α由静止释放，增大的物理量是（ ）
A．碰后b球的水平位移s
B．碰后a再次到达最高点的夹角β
C．碰撞过程中系统的总动量
D．碰撞过程中系统动能的损失
(3)某同学观察到，在台球桌面上，台球m以初速度v0和静止的球M发生斜碰时，碰后两球的速度方向将不在同一直线上，如图乙所示。已知两球大小相同，质量相等，若两球碰撞过程无能量损失，碰后两球速度方向与初速度的夹角分别为α和β，则α和β满足的关系为 。
如图甲所示，某同学利用水平放置的气垫导轨验证动量守恒定律。光电门1、2固定在导轨上，两质量分别为mA=0.4kg和mB=0.3kg的滑块（上有相同挡光片且挡光片质量忽略不计）分别从两光电门的外侧以一定的初速度运动，在两光电门中间的某位置迎面相撞后粘在一起运动。
(1)该同学利用游标卡尺测量挡光片的宽度d，其示数如图乙，则d= cm。
(2)实验测得碰前滑块A上挡光片经过光电门1的挡光时间为0.03s，滑块B上挡光片经过光电门2的挡光时间为0.045s，则碰前滑块A、B的速度大小分别为vA= m/s、vB= m/s。（结果保留2位有效数字）
(3)实验发现碰后两滑块一起向右运动，且滑块B上的挡光片经过光电门2的挡光时间为0.107s，若相对误差δ=p−p'p×10000m2
D．必须测量水平槽末端的高度
③则验证两球碰撞过程中动量守恒的表达式为 （用所测物理量的字母表示）。
(2)①某同学使用多用电表欧姆挡粗测待测电阻Rx的阻值。某次测量时，多用电表表盘指针如图所示。已知他选用欧姆挡的倍率为“×10”，则Rx的测量值为 Ω。
②该同学使用如图所示的电路，进一步测量待测电阻Rx的阻值。某次实验，电流表的示数为I，电压表的示数为U，则电阻Rx的测量值为 。若不考虑偶然误差，该测量值与Rx的真实值相比 （选填“偏小”、“偏大”或“相等”）。
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
实验序号
1
2
3
4
封闭空气柱长度L/cm
3.50
3.00
2.80
2.50
封闭空气柱压强p/（×105Pa）
1.01
1.17
1.26
1.70