8/8機械振動與機械波、光學、熱學實驗命題區(qū)間高考題型近年考頻機械振動與機械波、光學、熱學實驗用單擺測定重力加速度2024年遼寧卷T122023年新課標卷T23熱學實驗2023年山東卷T13光學實驗2023年海南卷T14命題分析素養(yǎng)落實機械振動與機械波、光學、熱學實驗是高考低頻考點，但也是新高考必考實驗，與力學、電學實驗地位等同，未來高考中可能會考到，甚至會在前面選擇題中出現(xiàn)，復習時不可輕視。1．認真完成課本上的基本實驗，知道實驗的目的2．掌握實驗的原理，熟悉實驗步驟3．領(lǐng)會實驗步驟的作用，學會實驗儀器的使用4．學會實驗的數(shù)據(jù)處理方法，弄清實驗誤差的來源等用單擺測定重力加速度(1)當偏角很小時，單擺做簡諧運動，其運動周期為T＝2πl(wèi)g，它與偏角的大小及擺球的質(zhì)量無關(guān)，由此得到g＝4π2lT2。因此，只要測出擺長(2)數(shù)據(jù)處理的兩種方法①公式法：測出30次或50次全振動的時間t，利用T＝tN求出周期；不改變擺長，反復測量三次，算出三次測得的周期的平均值T，然后利用公式g＝4②圖像法：由單擺周期公式不難推出l＝g4π2T2，因此，分別測出一系列擺長l對應的周期T，作l-T2圖像，該圖像應是一條通過原點的直線，如圖所示，求出圖線的斜率k＝ΔlΔT2(2023·新課標卷T23)一學生小組做“用單擺測量重力加速度的大小”實驗。(1)用實驗室提供的螺旋測微器測量擺球直徑。首先，調(diào)節(jié)螺旋測微器，擰動微調(diào)旋鈕使測微螺桿和測砧相觸時，發(fā)現(xiàn)固定刻度的橫線與可動刻度上的零刻度線未對齊，如圖(a)所示，該示數(shù)為________mm；螺旋測微器在夾有擺球時示數(shù)如圖(b)所示，該示數(shù)為________mm，則擺球的直徑為________mm。(2)單擺實驗的裝置示意圖如圖(c)所示，其中角度盤需要固定在桿上的確定點O處，擺線在角度盤上所指的示數(shù)為擺角的大小。若將角度盤固定在O點上方，則擺線在角度盤上所指的示數(shù)為5°時，實際擺角________(選填“大于”或“小于”)5°。(3)某次實驗所用單擺的擺線長度為81.50cm，則擺長為________cm。實驗中觀測到從擺球第1次經(jīng)過最低點到第61次經(jīng)過最低點的時間間隔為54.60s，則此單擺周期為________s，該小組測得的重力加速度大小為________m/s2。(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字，π2取9.870)命題立意：本題考查用單擺測量重力加速度大小的實驗步驟及數(shù)據(jù)處理第一步：螺旋測微器讀數(shù)及實驗原理第二步：由l＝l0＋d2求擺長，由T＝2第三步：由g＝4π規(guī)范解答：(1)測量前測微螺桿和測砧相觸時，題圖(a)的示數(shù)為d0＝0mm＋0.8×0.01mm＝0.008mm螺旋測微器讀數(shù)是固定刻度(0.5mm整數(shù)倍)讀數(shù)加可動刻度(0.5mm以下的小數(shù))讀數(shù)，題圖(b)的示數(shù)為d1＝20mm＋3.5×0.01mm＝20.035mm則擺球的直徑為d＝d1－d0＝20.027mm。(2)角度盤的大小一定，即在規(guī)定的位置安裝角度盤，測量的擺角準確，但將角度盤固定在規(guī)定位置上方，即角度盤到懸掛點的距離變短，擺球擺動同樣的角度，擺線在刻度盤上掃過的弧長變短，故擺線在角度盤上所指的示數(shù)為5°時，實際擺角大于5°。(3)單擺的擺線長度為81.50cm，則擺長為l＝l0＋d2＝81.50cm＋2.00272一次全振動單擺經(jīng)過最低點兩次，故此單擺的周期為T＝2tN＝54.由單擺的周期表達式T＝2πl(wèi)g得重力加速度為g＝4π2l[答案](1)0.008(0.007～0.009均可)20.035(20.034～20.036均可)20.027(20.025～20.029均可)(2)大于(3)82.51.829.83易錯：誤以為擺球第1次經(jīng)過最低點到第61次經(jīng)過最低點經(jīng)歷了60個周期而造成錯誤熱學實驗1．“用油膜法估測分子的大小”實驗的原理如下：(1)將油酸酒精溶液滴在水面上，讓油酸盡可能散開，可認為油酸在水面上形成單分子油膜層。(2)如果把分子看成球形，單分子油膜層的厚度就可看成油酸分子的直徑。(3)事先測出油酸滴的體積V和油膜的面積S，由d＝VS2．“探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強與體積的關(guān)系”實驗是探究性實驗，要控制實驗條件，此實驗要控制兩個條件：(1)注射器內(nèi)氣體的質(zhì)量一定。(2)氣體的溫度一定，運用玻意耳定律列式進行解答。(2023·山東卷T13)利用圖甲所示實驗裝置可探究等溫條件下氣體壓強與體積的關(guān)系。將帶有刻度的注射器豎直固定在鐵架臺上，注射器內(nèi)封閉一定質(zhì)量的空氣，下端通過塑料管與壓強傳感器相連?；钊隙斯潭ㄒ煌斜P，托盤中放入砝碼，待氣體狀態(tài)穩(wěn)定后，記錄氣體壓強p和體積V(等于注射器示數(shù)V0與塑料管容積ΔV之和)。逐次增加砝碼質(zhì)量，采集多組數(shù)據(jù)并作出擬合曲線，如圖乙所示?；卮鹨韵聠栴}：(1)在實驗誤差允許范圍內(nèi)，圖乙中的擬合曲線為一條過原點的直線，說明在等溫情況下，一定質(zhì)量的氣體________。A．p與V成正比B．p與1V(2)若氣體被壓縮到V＝10.0mL，由圖乙可讀出封閉氣體壓強為________Pa(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。(3)某組同學進行實驗時，一同學在記錄數(shù)據(jù)時漏掉了ΔV，則在計算pV乘積時，他的計算結(jié)果與同組正確記錄數(shù)據(jù)同學的計算結(jié)果之差的絕對值會隨p的增大而________(選填“增大”或“減小”)。命題立意：本題考查了探究等溫條件下氣體壓強與體積的關(guān)系實驗和誤差分析第一步：根據(jù)圖像分析壓強p與體積V的關(guān)系第二步：由題設(shè)條件先求出1V第三步：明確題設(shè)情況，再根據(jù)玻意耳定律分析求解規(guī)范解答：(1)在實驗誤差允許范圍內(nèi)，題圖乙中的擬合曲線為一條過原點的直線，說明在等溫情況下，一定質(zhì)量的氣體p與1V成正比，故選B(2)若氣體被壓縮到V＝10.0mL，則有1V＝110.0mL-1＝100×由題圖乙可讀出封閉氣體壓強為p＝2.04×105Pa。(3)某組同學進行實驗時，一同學在記錄數(shù)據(jù)時漏掉了ΔV，則在計算pV乘積時，根據(jù)p(V0＋ΔV)－pV0＝pΔV可知，他的計算結(jié)果與同組正確記錄數(shù)據(jù)同學的計算結(jié)果之差的絕對值會隨p的增大而增大。[答案](1)B(2)2.04×105(3)增大難點：由題設(shè)漏掉ΔV，明確關(guān)系選取規(guī)律進行判斷易錯：不理解“他的計算結(jié)果與同組正確記錄數(shù)據(jù)同學的計算結(jié)果之差的絕對值”而出錯光學實驗1．插針法測折射率應注意的問題(1)實驗時，應盡可能將大頭針豎直插在紙上，且P1與P2之間、P3與P4之間、P2與O之間、P3與O′之間距離要稍大一些。(2)入射角θ1不宜太大(接近90°)，也不宜太小(接近0°)，當θ1太大時，反射光較強，出射光較弱；當θ1太小時，入射角、折射角測量的相對誤差較大。(3)操作時，手不能觸摸玻璃磚的光學面，更不能把玻璃磚界面當作尺子畫界線。(4)實驗過程中，玻璃磚與白紙的相對位置不能改變。(5)玻璃磚應選用寬度較大的，最好在5cm以上；若寬度太小，則測量誤差較大。2．用雙縫干涉測波長的方法及注意問題(1)用刻度尺測量出雙縫到光屏間的距離l，由公式Δx＝ldλ，即λ＝dlΔ(2)調(diào)節(jié)雙縫干涉儀時，要注意調(diào)節(jié)光源的高度，使它發(fā)出的一束光能夠沿著遮光筒的軸線把屏照亮。(3)放置單縫和雙縫時，縫要相互平行，中心大致位于遮光筒的軸線上。(4)調(diào)節(jié)測量頭時，應使分劃板中心刻線和條紋的中心對齊，記清此時手輪上的讀數(shù)，轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線和另一條紋的中心對齊，記下此時手輪上的讀數(shù)。(5)不要直接測單一條紋間距Δx，要測幾個條紋的間距，計算得出Δx，這樣可以減小誤差。(6)白光的干涉觀察到的是彩色條紋；其中白色在中央，紅色在最外邊。在“用雙縫干涉測量光的波長”實驗中，將雙縫干涉實驗儀按要求安裝在光具座上，如圖甲所示。已知雙縫間的距離為d，在距離雙縫L處的屏上，用測量頭測量條紋間寬度。甲乙丙(1)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，此時手輪上的示數(shù)如圖乙所示；然后同方向轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對齊，記下此時如圖丙所示的手輪上的示數(shù)為________mm，求得相鄰亮紋的間距Δx為________mm。(2)波長的表達式λ＝______(用Δx、L、d表示)。(3)若改用頻率較高的單色光照射，得到的干涉條紋間距將________(選填“變大”“不變”或“變小”)。(4)如圖丁為上述實驗裝置示意圖。S為單縫，S1、S2為雙縫，屏上O點處為一條亮條紋。若實驗時單縫偏離光軸，向下微微移動，則可以觀察到O點處的干涉條紋間距將________(選填“變大”“不變”或“變小”)。丁命題立意：考查用雙縫干涉測量光的波長實驗步驟和數(shù)據(jù)處理第一步：由Δx＝xn-1第二步：由λ＝dLΔx第三步：由Δx＝Ldλ規(guī)范解答：(1)題圖乙示數(shù)為2mm＋0.01mm×32.0＝2.320mm題圖丙示數(shù)為13.5mm＋0.01mm×37.0