专题20　热学和光学实验-2022年高三物理二轮复习（命题规律+知识荟萃+经典例题+精选习题）(广东专用)（原卷版）

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2022 年高三物理二轮复习资料（命题规律+知识荟萃+经典例题+精选习题）
（广东通用）
专题 20　热学和光学实验
【命题规律】
命题角度
（1）用油膜法估测油酸分子的大小．
（2）探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系．
（3）测量玻璃的折射率．
（4）用双缝干涉实验测光的波长．
【知识荟萃】
★考向一、用油膜法估测油酸分子的大小
1．原理：认为油酸薄膜是由单层的油酸分子紧密排列组成，在估测油酸分子大小的数量级时，
把每个油酸分子简化为球体，认为油膜的厚度就是油酸分子的直径 d＝，如图.
2．对“V”的测量
（1）配制一定浓度的油酸酒精溶液，设其浓度为 n；
（2）用注射器吸取一段油酸酒精溶液，读出它的体积为 V0；
（3）再把它一滴滴地滴入烧杯中，记下液滴的总滴数 N；
（4）则一滴油酸酒精溶液中，纯油酸的体积 V＝n.
3．对“S”的测量
（1）浅盘里盛水，把适量的爽身粉均匀撒在水面上；
（2）用注射器向水面上滴 1滴油酸酒精溶液，待油膜形状稳定后，将带方格的玻璃板放在浅盘上，
在玻璃板上描下薄膜的形状；
（3）数出轮廓范围内正方形的个数 n0，不足半个的舍去，多于半个的算一个；
（4）用正方形的个数乘单个正方形的面积 S0（即 n0S0）计算出油膜的面积 S.
4．注意事项
（1）实验前应检查浅盘是否干净，如果有油渍将影响实验结果．
（2）由于油酸膜要经过先扩大后收缩的过程，因此画轮廓时要待油酸膜稳定后再画，画时视线
要与玻璃板垂直．
（3）分子大小的数量级为 10－10 m，若不是则要重做实验．
★考向二、探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系
本实验应用物理实验中常用的控制变量法，探究在气体质量和温度不变的情况下（即等温过程），
气体的压强与体积的关系，如图所示．
（1）为保证等温变化，实验过程中不要用手握住注射器有气体的部位．同时，改变体积过程应
缓慢，以免影响密闭气体的温度．为保证气体密闭，应在活塞与注射器内壁间涂上润滑油，注射
器内外气体的压强差不宜过大．
（2）实验中所用的压力表精度较高，而气柱体积是直接在注射器上读出的，其误差会直接影响
实验结果．
（3）在等温过程中，气体的压强与体积的关系在 p－V图像中呈现为双曲线，如图甲．处理实验
数据时，要通过变换，即画 p－图像，把双曲线变为直线，说明 p和V成反比，如图乙．这是科
学研究中常用的数据处理的方法，因为一次函数反映的物理规律比较直观，容易得出相关的对实
验研究有用的参数．
★考向三、测量玻璃的折射率
数据处理方法
1．计算法：由 n＝，算出不同入射角时的 n值，并取平均值．
2．图像法：作sin θ1－sin θ2图像，由 n＝可知其斜率为折射率．
3．单位圆法：以入射点O为圆心，作半径为 R的圆，如图所示，则 sin θ1＝，sin θ2＝，OE＝OE′
＝R，所以用刻度尺量出 EH、E′H′的长度就可以求出n＝＝.
★考向四、用双缝干涉实验测光的波长
1．实验装置图及实验器材（如图）
双缝干涉仪、光具座、光源、学生电源、导线、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量
头、刻度尺．
2．数据处理的方法
（1）调节测量头，使分划板中心刻线对齐第 1条亮条纹的中心，记下手轮上的读数 a1；
（2）转动手轮，当分划板中心刻线与第n条相邻的亮条纹中心对齐时，记下手轮上的读数 a2；
（3）相邻两条亮条纹间的距离 Δx＝，则由 λ＝Δx＝得波长．
3．注意事项
（1）实验时应调整光源、单缝、双缝和毛玻璃屏、测量头共轴，单缝和双缝安装时应竖直且相
互平行，遮光筒的轴线要与光具座导轨平行．若不共轴或单缝与双缝不平行则会引起干涉条纹亮
度小，不清晰，不便于观察和测量．
（2）分划板上的中心刻线应与干涉条纹的亮（暗）线平行，否则会增大测量的误差．
（3）测量头有两种，一种相当于螺旋测微器，一种相当于游标卡尺．
【经典例题】
【例题 1】在“探究气体等温变化的规律“实验中，所用的实验装置如图所示，空气柱的长度 l可
以通过刻度尺读取，为了得到空气柱的体积还应测量柱塞的 ___________。空气柱的压强可以从
与注射器内空气柱相连的___________读取。实验中要___________地把柱塞向下压或向上拉来改
变空气柱的长度，利用实验获得的数据做出的 图像为一条___________。
【例题 2】（1） 用 “ 插 针 法”测定玻璃的折射率，如图丙所示，玻璃砖4个 光 学面
A、B、C、D。其中 A、C两面相互平行，实验中对于入射面和出射面的选择，下列说法正确的
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