第18講熱學(xué)和光學(xué)實驗命題規(guī)律1.命題角度：(1)用油膜法估測油酸分子的大小；(2)探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強與體積的關(guān)系；(3)測量玻璃的折射率；(4)用雙縫干涉實驗測光的波長.2.常用方法：油膜法、控制變量法、單位圓法、圖像法．考點一用油膜法估測油酸分子的大小1．原理：認為油酸薄膜是由單層的油酸分子緊密排列組成，油膜的厚度就是油酸分子的直徑d＝eq\f(V,S)，如圖．2．對“V”的測量(1)配制一定濃度的油酸酒精溶液，設(shè)其濃度為n；(2)用注射器吸取一段油酸酒精溶液，讀出它的體積為V0；(3)再把它一滴滴地滴入燒杯中，記下液滴的總滴數(shù)N；(4)則一滴油酸酒精溶液中，純油酸的體積V＝eq\f(V0,N)n.3．對“S”的測量(1)數(shù)出輪廓范圍內(nèi)正方形的個數(shù)n0，不足半個的舍去，多于半個的算一個；(2)用正方形的個數(shù)乘單個正方形的面積S0計算出油膜的面積S(即n0S0)．例1(2022·廣東省模擬)在“用油膜法估測分子的大小”的實驗中，將6mL的油酸溶于酒精，制成10L的油酸酒精溶液，測得1mL的油酸酒精溶液有75滴．現(xiàn)取1滴該油酸酒精溶液滴在水面上，待水面穩(wěn)定后，將帶有網(wǎng)格線的透明塑料蓋板放在淺盤上，用彩筆在塑料蓋板上描出油膜的輪廓，其形狀和尺寸如圖所示，塑料蓋板上的小方格邊長為1cm.則：(1)油膜的面積是________cm2；(2)1滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是________mL；(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)(3)按以上實驗數(shù)據(jù)估測出油酸分子的直徑約為________m；(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)(4)某同學(xué)在實驗中最終得到的計算結(jié)果比大部分同學(xué)的結(jié)果偏大，對出現(xiàn)這種結(jié)果的原因，下列說法可能正確的是________．A．錯誤地將油酸酒精溶液的體積直接作為油酸的體積進行計算B．計算油膜面積時，錯將不完整的方格作為完整方格處理C．計算油膜面積時，只數(shù)了完整的方格數(shù)D．水面上痱子粉撒得較多，油膜沒有充分展開考點二探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強與體積的關(guān)系1.實驗法：控制變量法實驗裝置如圖2．為保證等溫變化，實驗過程中不要用手握住注射器有氣體的部位．同時，改變體積過程應(yīng)緩慢，以免影響密閉氣體的溫度．為保證氣體密閉，應(yīng)在活塞與注射器內(nèi)壁間涂上潤滑油，注射器內(nèi)外氣體的壓強差不宜過大．3．在等溫過程中，氣體的壓強與體積的關(guān)系在p－V圖像中呈現(xiàn)為雙曲線(其中一支)，如圖甲．處理實驗數(shù)據(jù)時，要通過變換，即畫p－eq\f(1,V)圖像，把雙曲線(其中一支)變?yōu)橹本€，說明p和V成反比，如圖乙．這是科學(xué)研究中常用的數(shù)據(jù)處理的方法，因為一次函數(shù)反映的物理規(guī)律比較直觀，容易得出相關(guān)的對實驗研究有用的參數(shù)．例2(2022·天津一中模擬)在“探究氣體壓強與體積的關(guān)系”的實驗中，完成下列問題．(1)實驗中的研究對象是________________，實驗中應(yīng)保持不變的參量是________，它的體積由________直接讀出，它的壓強由________傳感器等計算機輔助系統(tǒng)得到．(2)某同學(xué)在實驗中測得的數(shù)據(jù)在計算機屏幕上顯示如下表所示，仔細觀察“p·V”一欄中的數(shù)值，發(fā)現(xiàn)越來越小，造成這一現(xiàn)象的原因可能是________________．序號V(mL)p(×105Pa)p·V(×105Pa·mL)120.01.001020.020218.01.095219.714316.01.231319.701414.01.403019.642512.01.635119.621A．實驗時注射器活塞與筒壁間的摩擦力越來越大B．實驗時環(huán)境溫度升高了C．實驗時外界大氣壓強發(fā)生了變化D．實驗時注射器內(nèi)的氣體向外發(fā)生了泄漏(3)某同學(xué)在一次實驗中，計算機屏幕顯示如圖所示，其縱坐標表示封閉氣體的壓強，則橫坐標表示的物理量是封閉氣體的________．A．熱力學(xué)溫度TB．攝氏溫度tC．體積VD．體積的倒數(shù)eq\f(1,V)(4)實驗過程中下列操作錯誤的是________．A．推拉活塞時，動作要慢B．推拉活塞時，手不能握住注射器含有氣體的部分C．壓強傳感器與注射器之間的軟管脫落后，應(yīng)迅速重新裝上繼續(xù)實驗D．活塞與針筒之間要保持氣密性考點三測量玻璃的折射率1．一個重要實驗步驟在玻璃磚的另一側(cè)插上P3，使P3擋住P1、P2的像，再插上P4，使P4擋住P3和P1、P2的像．2．三個數(shù)據(jù)處理的方法(1)計算法：由n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，算出不同入射角時的n值，并取平均值．(2)圖像法：作sinθ1－sinθ2圖像，由n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)可知其斜率為折射率．(3)單位圓法：以入射點O為圓心，作半徑為R的圓，如圖所示，則sinθ1＝eq\f(EH,OE)，sinθ2＝eq\f(E′H′,OE′)，OE＝OE′＝R，所以用刻度尺量出EH、E′H′的長度就可以求出n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(EH,E′H′).3．兩個減小誤差的實驗要求(1)實驗時，應(yīng)盡可能將大頭針豎直插在紙上，且P1和P2之間、P3和P4之間、P2和O、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．例3(2022·廣東省調(diào)研)在測量玻璃折射率的實驗中：(1)某同學(xué)做實驗插針的步驟如下：A．在表示入射光線的AO上插上大頭針P1和P2；B．通過玻璃磚觀察P1和P2，調(diào)整視線，直到P1的像被P2的像擋住；C．在觀察一側(cè)插上大頭針P3和P4，并記下P3和P4的位置，這位同學(xué)在操作中的重要疏漏是________．(2)以通過P1P2的直線與玻璃磚的交點O為圓心，以某一適當長度R為半徑畫圓，與OA交于P，與OO′的延長線交于Q，從P和Q分別作玻璃磚界面的法線NN′的垂線，P′和Q′分別為垂足，如圖所示，用刻度尺量得PP′＝45mm，QQ′＝30mm，則玻璃磚的折射率的表達式為______________，折射率的值為________．考點四用雙縫干涉實驗測光的波長1．實驗裝置圖及實驗器材(如圖)雙縫干涉儀、光具座、光源、學(xué)生電源、導(dǎo)線、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測量頭、刻度尺．2．原理：Δx＝eq\f(l,d)λ，因此，只要測出Δx、d、l即可測出波長λ.3．Δx的測量：調(diào)節(jié)測量頭，使分劃板中心刻線對齊第1條亮條紋的中心，記下手輪上的讀數(shù)a1；轉(zhuǎn)動手輪，當分劃板中心刻線與第n條相鄰的亮條紋中心對齊時，記下手輪上的讀數(shù)a2；則相鄰兩條亮條紋間的距離Δx＝eq\f(|a1－a2|,n－1).例4用如圖所示的實驗裝置觀察雙縫干涉圖樣．圖中①是光源，②是濾光片，③是單縫，④是帶有雙縫的遮光筒，⑤是光屏．雙縫之間的距離是0.2mm，用的是藍色濾光片，從右側(cè)目鏡中可以看到藍色干涉條紋．(1)下列操作能增大光屏上相鄰兩條亮條紋之間距離的是________．A．增大雙縫之間的距離B．把單縫向雙縫的方向移動C．將藍色濾光片改成紅色濾光片D．把光屏向靠近雙縫的方向移動(2)轉(zhuǎn)動測量頭的手輪，先將測量頭的分劃板中心刻線與某亮條紋中心對齊，將該亮條紋定為第1條亮條紋，此時手輪上的示數(shù)如圖甲所示，x1＝________mm，然后同方向轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮條紋中心對齊，此時手輪上的示數(shù)如圖乙所示．則相鄰兩亮條紋的間距是________mm.(3)如果已經(jīng)量得雙縫和光屏之間的距離是1200mm，則待測光的波長是________m．(保留三位有效數(shù)字)1．小明同學(xué)利用如圖甲所示裝置測量大氣壓強．粗細均勻的彎曲玻璃管A臂插入密封的燒瓶，B臂與玻璃管C下部用軟管連接，C管開口向上，一定質(zhì)量的氣體被水銀封閉于燒瓶內(nèi)．開始時，B、C管內(nèi)的水銀面等高，在B管上標好此時水銀面的位置K.(1)對燒瓶加熱，使燒瓶內(nèi)的氣體溫度升高．為使封閉氣體的體積不變，應(yīng)將C管________(填“向上”或“向下”)移動，直至________．(2)實驗中保持氣體體積不變，不斷加熱燒瓶內(nèi)的氣體，記錄氣體的攝氏溫度t和C管內(nèi)的水銀面高出B管內(nèi)的高度h.作出h－t圖像如圖乙，由圖像得出開始時的溫度T0＝________K，大氣壓強p0＝________cmHg(大氣壓強保留1位小數(shù))．2．(2022·湖南漣源市第一中學(xué)測試)楊氏雙縫干涉實驗最成功的地方就是采用分光法找到了兩束相干光源.1834年，洛埃利用平面鏡同樣得到了楊氏干涉的結(jié)果(稱洛埃鏡實驗)．洛埃鏡實驗的基本裝置如圖甲所示，S為單色光源，M為平面鏡，S光源直接發(fā)出的光和經(jīng)過平面鏡M反射的光形成一對相干光源．設(shè)光源S到平面鏡的垂直距離和到光屏的垂直距離分別為a和L，光的波長為λ，在光屏上