7.3 热学、光学及设计实验

7.3 热学、光学及设计实验
例1 某同学在研究弹簧振子的周期和振子质量的关系时，利用同一根弹簧，记录了不同振m (g) 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0
30.0 T (s) 0.40 0.57 0.69 0.80 0.89 0.98
他在T-m 坐标系中根据此表描点后发现T 、m 间不是正比关系，而好象是T 2∝m 关系，请你进一步验证这个猜想是否准确？
例2 某同学利用一架固定好的自动相机，用同一张底片多次曝光的方法，拍下了一辆小轿车启动后不久做匀加
速直线运动的照
片．相邻两次曝光的时间间隔为2.0s ．已知小轿车的车长为4.5m ．他用刻度尺测量照片上的长度关系，结果如图所示．请你估算这辆小轿车的加速度a 和小轿车在照片中第2个像所对应的时刻的即时速度大小v ．
例3 把电流表改装为电压表的实验中，分3个主要步骤，实验中给出的器材有：①电流表（量程0-100μA ）②标准伏特表（量程0-5V ）③电阻箱（0-9999Ω）④电阻箱（0-99999Ω）⑤电源（电动势2V ，有内阻）⑥电源（电动势6V ，有内阻）⑦滑动变阻器（0-50Ω，额定电流1.5A ）⑧电键两只，导线若干． ⑴首先要用半偏法测定电流表的内阻。

如果采用图1所示的电路测定电流表A 的内电阻并且要想得到较高的精确度，那么从以上给出的
器材中，可变电阻R 1应选用______，可变电阻R 2应选用______，电源E 应选用______．
该步实验操作的步骤有：A ．合上K 1 B ．合上K 2 C.观察R 1的阻值是否最大，如果不是，将R 1的阻值调至最大 D ．调节R 1的阻值，使电流表指针偏转到满刻度 E ．调节R 2的阻值，使电流表指针偏转到满刻度的一半 F ．记下R 2的阻值．
把以上步骤的字母代号按实验的合理顺序填写在下面横线上空白处：①____；②_____；③_____；④_____；⑤_____；⑥_____．
如果在步骤F 中所得的R 2的阻值为600Ω则图中被测电
流表的内阻R g 的测量值为___Ω．
⑵如果要将图中的电流表A 改装为量程为0-5V 的伏特
表，则改装的方法是给电流表_____联一个阻值为________
Ω的电阻．
例4 如图所示，A 是浮子，B 是金属触头，c 住宅楼
房顶上的蓄水池，M 是带水泵的电动机，D 是弹簧，正是衔铁，F 是电磁铁，s l 、s 2分别为触头开关，s 为开关，J 为电
池．请利用上述器材，设计一个住宅楼房顶上的自动注水装置(连接自动注水电路图)．
7.3 热学、光学及设计实验
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 (cm) 图7-10
图7-12 图7-11 A R 2
R 1 K 2 K 1 E
1．在做用油膜法估测分子大小的实验中，已知实验室中使用的酒精油酸溶液的体积浓度为n,又用滴管测得每N滴这种酒精油酸的总体积为V,将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上,在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为a的正方形小格的纸上(如右图)测得油膜占有的小正方形个数为m．
⑴用以上字母表示油酸分子直径的大小d．
⑵从右图中数得油膜占有的小正方形个数为m=______.
2．在《测定玻璃的折射率》实验中，下列要求准确的是：
A．玻璃砖的宽度宜小些 B．大头针应垂直插在纸面上
C．每边的两个大头针的距离近些容易观察
D．在插P4时，只要把P3挡住就行了，不必考虑 P1、 P2．
3．图为双缝干涉实验的装置的示意图．图甲是用绿光实行
实验时，屏上观察到的条纹情况，a为中央亮条纹，图
乙为换用另一种颜色的单色光实行实验时，观察到的条
纹情况，a，为中央亮条纹的情况，则以下说法准确的是
( )
A．图乙可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长
B．图乙可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长
C．图乙可能是用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短
D．图乙可能是用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短
4．有一种测量真实子弹速度的装置叫＂冲击摆＂．它的主要构造是：用4根长度均为L的细线悬挂一个质量为M,高度为d的木块，将该装置悬挂
在天花板上，静止时细线均处于竖直方向，如图所示（图中只画出了前面的两根细线）．被测试的子弹质量为m，将它正对着木块的左侧中心点垂直于左侧面水平射入，并留在木块中和木块一起上摆．测得上摆的最大摆角为α．⑴写出根据以测得的数据表示子弹初速度v0的表达式．⑵用什么方法能够尽量减小实验的偶然误差？
5. 某同学因为没有量角器，在完成了光路图以后，以O点为圆心，10.00cm为
半径画圆，分别交线段OA于A点，交OO，连线的延长线于C点，过A点作法线MN，的垂线AB交MN，于B点，过C点作法线MN’的垂线CD，
交MN，于D点(如图所示)，用刻度尺量得OB=8.00cm，CD=4.00cm，由
此可得出玻璃的折射率n =
6．如图所示，一个学生按照课本上的小实验用广口瓶和直尺测定水的折射率，填写下述实验步骤中的空白．
(1)用测出广口瓶瓶口内径d；(2)在瓶内装满水；(3)将直尺
沿瓶口边缘插入水中；(4)沿广口瓶边缘向水中直尺正面看去，若
恰能看到直尺的0刻度(即图中A点)，同时看到水面上B点刻度的像恰与
A点的像相重合；(5)若水面恰与直尺c点相平，读出和的
长度；（6）以题中所给的条件为依据，计算水的折射率为．7．一块电流表G的内电阻约为2.5 ｋΩ，现要测量它的内电阻，提供的器材有：
A.待测电流表 G (量程300 μA)
B.电阻箱 R (0～9999 Ω) αα
v0
L
图7-3-1
图7-3-2
图7-3-3
图7-3-4
图7-3-5
C.滑动变阻器 R １ (0～50 Ω 1 A)
D.滑动变阻器 R ２ (0～1ｋΩ 0.5 A)
E.电源 ε (6 Ｖ内阻不计)
F.开关 S
G.导线若干
(1)滑动变阻器应选用 (填序号).
(2)请你设计测量电流表G 的内电阻的实验电路并画出电路图.(要求方法简捷，将图画在虚线框内).
8．在上海市青少年校外活动营地“东方绿舟”内
有一个绿色能源区，同学们能够在这里做太阳
能和风能的研究性实验。

某同学为了测定夏季
中午单位面积上、单位时间内获得的太阳能，制作了一
个太阳能集热装置、实验器材有：（a ）内壁涂黑的泡沫塑料箱一个，底面积为1m 2；（b ）给你盛水塑料袋一个；（c ）温度计一个；（d ）玻璃板一块（约1m 2）．如图7-36所示．
有一块斜坡草地，太阳光垂直照射到草地表面，请将上
述实验器材按实验设计要求画在右图中．
已知水的比热容c ，被水吸收的热量Q 与水的质量m 、
水温升高量△t 间的关系是Q ＝cm △t ，则为了测定中午单位
面积上、单位时间内获得的太阳能，除了需要测量m 、△t
外，还应测量的物理量是 ．本实验会有一定误
差，试写出一条产生误差的主要原因： ．
9. 如图所示，是用高电阻放电法测电容的实验电
路图。

其原理是测出电容器在充电电压为U
时所带的电荷量Q ，从而求出其电容C 。

该实
验的操作步骤如下：⑴按电路图接好实验电路；⑵接通电键S ，调节电阻箱R 的阻值，使微安表的指针接近满刻度．记下这时的电压表读数U 0=6.2V 和微安表读数I 0=490μA ；⑶断开电键S 并同时开始计时，每隔5s 或10s 读一次微安表的读数i ，将读数记录在预先设计的表格中；⑷根据表格中的12组数据，以t 为横坐标，i 为纵坐标，在坐标纸上描点（右图中用“×”表示）。

根
据以上实验结果和图象，能够估算出当电容器两端电压为U 0时该电容器所带的电荷量Q 0约为_________C ，从而算出该电容器的电容约为________F ．
7.3 热学、光学及设计实验
（答 案）
例1. 解：能够根据表中的T 值计算出相对应的T 2值填入表中，画出对应的T 2-m 图象。

(a) (b) (c) (d) 图7-3-6 图7-3-7
μ A V S C R i / μA 0 20 40 60 80 t /s 600 500 400 300
200
100 图7-3-8
图7-3-9
如果所描出的点很接近在一条过原点的直线上，就能够确认T 2∝m 关系成立。

在给出的表中增加一行对应的T ２
2 如图作出T -m 图象：得到的6个点能够认为在同一条直线上，所以能够确定T 2∝m 关系成立。

例2．a=2.0m/s 2 V=8.0m/s
例3．⑴④，③，⑥；C 、A 、D 、B 、E 、F ，600⑵串，49400
例4．略
1．⑴N
ma nV d 2=；⑵58 2．B
3．A
4．⑴()αcos 120
-+=gL m
m M v ；⑵多测几次求平均值。

5．1.5
6．刻度尺
竖直 AC BC 略
7．C 滑线变阻器分压电路，电流表与电阻箱串联连接
8．解：装置图如右。

还应该测量的物理量是温度升高所用的时间t 。

产生
误差的主要原因是太阳能没有全部被水吸收。

9．解：按照图中的点，用光滑曲线把它们依次连接起来，得到i-t 图线，图线和横轴所围的面积就是放电量，即原来电容器的带电量。

每小格相当于2.5×10-4C ，用四舍五入法数得小方格有32个，所以Q 0=8×10-3C 。

再由C= Q 0/ U 0，得C =1.3×10-3F 。

/g。