热学光学设计性实验

7.3 热学、光学及设计性实验

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，记录了不同振子质量对应的周期值如下表：

T 2∝m 关系，请你进一步验证这一猜想是否正确？

例2 测物体间的动摩擦因数：(写出实验原理，操作步骤，所需测量的物理量)

图1-7-35(木块匀速下滑)(由静止开始匀加速下滑)(木块由静止下滑最后停止，接触面情况一样)

例

3

测定重力加速度：(写出实验原理，操作步骤，所需测量的物理量)

(木块沿光滑斜面下滑) (物体在长真空管中竖直向上运动) (滴水法测g 值)

(利用“验证机械能守恒”装置测g 值) (利用平抛物体的闪频照片) (利用单摆测g 值) 例4 要求使用下列器材，使一个约20K Ω的负载电阻两端得到一个准确度较高的50.OmV 的微小电压。器材：干电池2节(串联)，多用电表(作为标准电压表)的直流2.5V 档，滑动变阻器(全阻值约50Ω)，定值电阻(20.O Ω)，电阻箱(9999.9Ω)。开关，导线若干． (1)画出设计的电路图； (2)简述操作方法．

图1-7-36

7.3 热学、光学及设计实验

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，如图1-7-37，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，下列要求正确的是( )

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1-7-38为双缝干涉实验的装置的示意图．图甲是用绿光进行实验时，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进行

实验时，观察到的条纹情况，a，为中央亮条纹的情况，则以

下说法正确的是( )

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1-7-39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用什么方法可以尽量减小实验的偶然误差？

5．某同学由于没有量角器，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1-7-40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= ．

图

1-7-37

图1-7-38

图1-7-40 图

1-7-41

图1-7-39

(a) (b) (c) (d)

6． 如图1-7-41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．A 、B 两地间有lO 千米长埋在地下的电缆(可看作两根电阻相等的平行绝缘导线)，使用一段时间后，某处出现漏电现象(相当于电缆在该连接了一个阻值不明的电阻)，现给你一个15伏稳压电源(内阻不计)和一个15伏电压表，请你设计一个方案，在不用开挖地面的情况下，找出漏电地点的正确位置。要求：

(1)画出实验等效电路图； (2)写出主要操作步骤；

(3)列出待测物理量及计算式。

8．用伏安法测定一个阻值约为25K Ω，额定功率为1／20W 的电阻的阻值，备用仪器及元件有：(1)待测电阻R 。(2)直流电流表二只：A 1一量程0～100 uA ，内阻约为2K Ω；A 2一量程0～500 uA ，内阻约为300Ω。(3)直流电压表三只：V 1量程O ～1V ，内阻约为10K Ω；V 2一量程O ～10V ，内阻约为100K Ω；V 3—量程O ～50 V ，内阻约为500 K Ω。(4)电源三件(内阻不计)：ε1一二节干电池，每节1.5V ；ε2一直流稳压电源，输出电压15V ，额定电流1A ；一直流稳压电源，输出电压50V ，额定电流0.5A 。(5)滑动变阻器R 1，电阻值1K Ω，额定功率1w 。(6)电键一个，导线若干。

试从以上所提供的仪器和元件中选择合适的规格及适宜的线路，使得被测电阻的测量结果达到尽可能高的精确度。(1)画出电路图并标明所选仪器与元件的规格；(2)简要说明设计的理由。

9．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，同学们可以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1-7-42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图1-7-43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： ．

图1-7-42 图1-7-43