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热学和光学实验用油膜法估测油酸分子的大小掌握用油膜法估测油酸分子的大小的实验内容；掌握探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系的实验内容；掌握测量玻璃的折射率的实验内容；掌握用双缝干涉测量光的波长的实验内容；核心考点01 热学实验一、用油膜法估测油酸分子的大小 (3)二、探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系 (5)核心考点02 光学实验 (9)一、测量玻璃的折射率 (9)二、用双缝干涉测量光的波长 (11)核心考点01 热学实验一、实验：用油膜法估测油酸分子的大小1、实验原理利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜，用D＝VS计算出油膜的厚度，其中V为一滴油酸酒精溶液中所含油酸的体积，S为油膜面积，这个厚度就近似等于油酸分子的直径，如下图。
【注意】把1滴油酸滴在水面上，水面上会形成一层油膜，油膜是由单层油酸分子（C17H33COOH）中的烃基C17H33- 组成的。
尽管油酸分子有着复杂的结构和形状，分子间也存在着间隙，但在估测其大小时，可以把它简化为球形处理，并认为它们紧密排布。
2、实验器材量筒、注射器、浅盘、油酸酒精溶液、玻璃板、坐标纸、痱子粉或滑石粉、细彩笔、水。
3、实验操作配制油酸酒精溶液，取纯油酸1 mL，注入500 mL的容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面达到500 mL刻度线为止。
用注射器将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并记下量筒内增加一定体积V n时的滴数n。
根据V0＝V nn算出每滴油酸酒精溶液的体积V0。
向浅盘里倒入约2 cm深的水，并将痱子粉或滑石粉均匀地撒在水面上。
用注射器(或滴管)将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，油酸立即在水面散开，形成一块油膜。
油膜上没有爽身粉，可以清楚地看出它的轮廓。
待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，并将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上。
将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S (求面积时以坐标纸上边长为1 cm 的正方形为单位计算轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个)。
高三物理第三节光学、热学实验【重点知识精析】⒈测定玻璃的折射率的实验是测定物理量的实验。
要求掌握实验方法（插针法），会测定平行玻璃砖、三棱镜、半圆形玻璃砖折射率，并掌握减小实验误差的方法：⑴适当增大所插各针间间距；⑵调整好入射角的大小。
⒉测定凸透镜的焦距的实验是测定物理量的实验。
掌握测凸透镜焦距的三种方法中，主要是共轭法，注意控制实验的条件：物与屏间距离L>4f。
在测出两次透镜成像时凸透镜间距离d后，利用公式f=(L2－d2)/4L计算出焦距。
另外还有平行光聚焦和利用透镜成像公式两种方法。
⒊用卡尺观察光的衍射现象是研究物理现象的实验。
在本实验中要掌握正确使用游标卡尺的方法，了解实验原理，掌握控制实验的方法：⑴光源应是线光源，狭缝与线光源平行；⑵卡尺两脚间狭缝应调至0.5mm左右；⑶眼要靠近狭缝，而光源要远离狭缝。
⒋验证玻意耳定律的实验是验证物理规律的实验。
注意控制实验的条件：⑴保持气体质量不变；⑵保持气体温度不变。
为此要求做到不用手触摸注射器、拉动活塞应缓慢、改变气体状态时应待稳定后再读数。
【考题释例】例（1997年高考题）下列给出的器材中，哪些是验证“玻意耳定律实验”所必须的？把这些器材前面的字母填在线上。
A.带有刻度的注射器B.刻度尺C.弹簧秤D.钩码若干个答：_______ 。
实验读数过程中，不能用手握住注射器，这是为了______________。
用像皮帽封住注射器小孔，这是为了______________。
解答：在做玻意耳定律时，A、B、C、D都是本实验必不可缺少的器材。
由于玻意耳定律反映的是等温变化过程中一定质量的气体压强与体积间的关系，所以在实验中要求不用手握注射器，是为了保证被测气体的温度不变。
用像皮帽封住注射器小孔，是为了保证满足“一定质量的气体”的条件。
例（1994年高考题）用三棱镜做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图16-17所示。
高考物理复习 考点15 热学、光学实验一、选择题1.（2011·上海高考物理·T17）用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图(a)、(b)、(c)所示的图像，则( )(A)图像(a)表明光具有粒子性(B)图像(c)表明光具有波动性(C)用紫外光观察不到类似的图像(D)实验表明光是一种概率波【思路点拨】解答本题要把握以下思路：⑴少数光子的行为与大量光子的行为有何区别.⑵概率波的概念【精讲精析】选ABD. 少数光子的行为表现出光的粒子性，A 正确；大量光子的行为表现出光的波动性，B 正确；出现亮条纹的地方是光子到达概率大的地方，出现暗条纹的地方是光子到达概率小的地方，光是概率波D 正确；紫外光虽然不是可见光，紫外线也能够产生光的干涉现象.C 错误.二、非选择题2.（2011·上海高考物理·T27）在“用单分子油膜估测分子大小”实验中，(1)某同学操作步骤如下：①取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液；②在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积；③在蒸发皿内盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定；④在蒸发皿上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积。
改正其中的错误：(2)若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%，一滴溶液的体积为34.810ml -⨯，其形成的油膜面积为240cm ，则估测出油酸分子的直径为 m 。
【思路点拨】解答本题要把握以下思路：【精讲精析】⑴要测量一滴溶液的体积应该将N 滴溶液滴入量筒，测量出总体积，再除以N 就是一滴溶液的体积.为使得油膜边界清晰应该在水面上先撒上痱子粉⑵油酸分子的直径为9944.8100.1% 1.2104010V d m m S ---⨯⨯===⨯⨯ 答案:(1)②在量筒中滴入N 滴溶液 ③在水面上先撒上痱子粉 (2) 91.210-⨯3.（2011·大纲版全国·T22）在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：①往边长约为40 cm 的浅盘里倒入约2 cm 深的水．待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。
高考冲刺：热学、光学实验复习： ：【高考展望】实验17、用油膜法估测分子的大小实验18、测定玻璃的折射率实验19、用双缝干涉测光的波长课程标准取消了“用油膜法估测分子的大小”的实验。
最近几年高考热点实验为：“测定玻璃的折射率”，考察频率高，有一定的难度，主要体现在考察基本实验方法、数据处理、作图处理上，而且有进一步深入挖掘的可能。
“用双缝干涉测光的波长”也常有考题，但这个实验灵活性不足，不便于发挥或进行深入挖掘处理。
实验试题的命题趋势：在基本实验的基础上，向创新和综合方向发展。
【方法点拨】实验17、实验18的实验方法主要体现在基本作图上，这也是实验基本方法，一定要掌握好。
实验19的实验方法主要体现在精密量具的读数上，掌握了游标卡尺和螺旋测微器的原理和读数方法后，对实验19的读数也就会了。
【典型例题】实验十七、用油膜法估测分子的大小【实验原理】将一滴已测出体积V 的油滴在水面上，油在水面上展开形成了一单分子油膜，假设油分子是球形的，并且油膜中的分子是一个挨着一个紧密排列的，那么便可认为油膜的厚度就等于油分子的直径．实验中如果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积为S ，即可算出油酸分子的大小，直径V d S=。
例1、在做“用油膜法估测分子的大小”实验中，油酸酒精溶液的浓度为每104mL 溶液中有纯油酸6mL ．用注射器得1mL 上述溶液中有液滴50滴．把1滴该溶液滴入盛水的浅水盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅水盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把玻璃放在坐标纸上，其形状如图所示，坐标中正方形小方格的边长为20mm ．求：（1）油酸膜的面积是多少？（2）每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少？（3）根据上述数据，估测出油酸分子的直径是多少？【答案】（1）2.4×10-2㎡，（2）1.2×10-5mL ，（3）5×10-10m 。
【解析】（1）求油酸膜的面积时，先数出“整”方格的个数，对剩余小方格的处理方法是：不足半个的舍去，多于半个的算一个，数一下共有59个小方格。
高考冲刺：热学、光学实验复习【高考展望】实验17、用油膜法估测分子的大小实验18、测定玻璃的折射率实验19、用双缝干涉测光的波长课程标准取消了“用油膜法估测分子的大小”的实验。
最近几年高考热点实验为：“测定玻璃的折射率”，考察频率高，有一定的难度，主要体现在考察基本实验方法、数据处理、作图处理上，而且有进一步深入挖掘的可能。
“用双缝干涉测光的波长”也常有考题，但这个实验灵活性不足，不便于发挥或进行深入挖掘处理。
实验试题的命题趋势：在基本实验的基础上，向创新和综合方向发展。
【方法点拨】实验17、实验18的实验方法主要体现在基本作图上，这也是实验基本方法，一定要掌握好。
实验19的实验方法主要体现在精密量具的读数上，掌握了游标卡尺和螺旋测微器的原理和读数方法后，对实验19的读数也就会了。
【典型例题】实验十七、用油膜法估测分子的大小【实验原理】将一滴已测出体积V 的油滴在水面上，油在水面上展开形成了一单分子油膜，假设油分子是球形的，并且油膜中的分子是一个挨着一个紧密排列的，那么便可认为油膜的厚度就等于油分子的直径．实验中如果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积为S ，即可算出油酸分子的大小，直径V d S=。
例1、在做“用油膜法估测分子的大小”实验中，油酸酒精溶液的浓度为每104mL 溶液中有纯油酸6mL ．用注射器得1mL 上述溶液中有液滴50滴．把1滴该溶液滴入盛水的浅水盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅水盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓，随后把玻璃放在坐标纸上，其形状如图所示，坐标中正方形小方格的边长为20mm ．求：（1）油酸膜的面积是多少？（2）每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是多少？（3）根据上述数据，估测出油酸分子的直径是多少？【答案】（1）2.4×10-2㎡，（2）1.2×10-5mL ，（3）5×10-10m 。
【解析】（1）求油酸膜的面积时，先数出“整”方格的个数，对剩余小方格的处理方法是：不足半个的舍去，多于半个的算一个，数一下共有59个小方格。
第18讲光学和热学实验考点一光学实验实验装置图（示意图）归纳总结考查热点测量玻璃的折射率①准备：画aa'，取O 点作法线MM'；画AO ，插P 1、P 2两根大头针②插针：放玻璃砖，画bb'，观察，插P 3、P 4，注意：玻璃砖与白纸的相对位置不能改变③作折射光线：由P 3、P 4的位置确定出射光线O'B 及出射点O'，连接O 、O'得到折射光线OO'①考操作：插P 3要使P 3挡住P 1、P 2的像，插P 4要使P 4挡住P 1、P 2的像和P 3②考处理：连OO'，测θ1和θ2，根据计算、作图或单位圆法即可求得折射率③考注意点：大头针的间距要稍大一些，θ1不宜太大或太小；手不能触摸光学面；也不能把玻璃砖界面当尺子画界线等用双缝干涉实验测量光的波长①操作：调共轴，安装单缝和双缝，放滤光片，观察单色光的干涉条纹②测波长：使分划板中心刻线对齐第1条和第n 条亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数①考操作：调各器件的高度要使光沿遮光筒轴线到达光屏，使单缝与双缝平行、二者间距约为5～10cm②考读数：考测量头读数③考计算：会计算相邻条纹间距，根据公式求出波长【典例1】（2024·河北高考11题节选）某同学通过双缝干涉实验测量单色光的波长，实验装置如图所示，其中测量头包括毛玻璃、游标尺、分划板、手轮、目镜等。
该同学调整好实验装置后，分别用红色、绿色滤光片，对干涉条纹进行测量，并记录第一条和第六条亮纹中心位置对应的游标尺读数，如表所示：单色光类别x 1/mm x 6/mm 单色光110.6018.64单色光28.4418.08根据表中数据，判断单色光1为（填“红光”或“绿光”）。
尝试解答【典例2】（2024·安徽高考11题）某实验小组做“测量玻璃的折射率”及拓展探究实验。
（1）为测量玻璃的折射率，按如图甲所示进行实验，以下表述正确的一项是（填正确答案标号）。
【巩固练习】1、把体积为V 1（mL ）的油酸倒入适量的酒精中，稀释成V 2（mL ）的油酸溶液，测出1mL 油酸溶液共有Ｎ滴；取一滴溶液滴入水中，最终在水中形成S （cm 2）的单分子油膜，则该油酸分子的直径大约为（ ） A.)(21m S NV V B.)(12m S V NV C.)(12cm S NV V D.)(21cm SNV V 2、将1ml 的油酸溶于酒精，制成200ml 的油酸酒精溶液．已知1ml 溶液有60滴，取1滴这样的油酸酒精溶液滴到水面上，随着酒精溶于水，最终在水面上形成了面积为0.15m 2的油膜，试由此估算油酸分子的直径．3、在做"用油膜法估测分子大小"的实验中，用油酸酒精的浓度为每104ml 溶液中有纯油`酸6mL ，用注射器测得1mL 上述溶液有75滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油酸的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标中正方形方格的边长为1cm ，试求：（1）油酸膜的面积是多少 cm 2。
（2）每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积。
（3）按以上实验数据估测出油酸分子直径。
4、某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行．正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图所示．①此玻璃的折射率计算式为n= ________（用图中的θ1、θ2表示）；②如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度________（填“大”或“小”）的玻璃砖来测量．5、一块玻璃砖有两个相互平行的表面，其中一个表面是镀银的(光线不能通过此表面)．现要测定此玻璃的折射率．给定的器材还有：白纸、铅笔、大头针4枚(P 1、P 2、P 3、P 4)、带有刻度的直角三角板、量角器．实验时，先将玻璃砖放到白纸上，使上述两个相互平行的表面与纸面垂直．在纸上画出直线aa ′和bb ′，aa ′表示镀银的玻璃表面，bb ′表示另一表面，如图所示．然后，在白纸上竖直插上两枚大头针P 1、P 2(位置如图)．用P 1、P 2的连线表示入射光线．（1）为了测量折射率，应如何正确使用大头针P 3、P 4_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.（试在图中标出P3、P4的位置）（2）然后移去玻璃砖与大头针．试在图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角θ1与折射角θ2.简要写出作图步骤．_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.（3）写出用θ1、θ2表示的折射率公式为n＝________.6、如图实所示，一半圆形玻璃砖外面插上P1、P2、P3、P4四枚大头针时，P3、P4恰可挡住P1、P2所成的像，则该玻璃砖的折射率n＝________.有一同学把大头针插在P1′和P2′位置时，沿着P4、P3的方向看不到大头针的像．其原因是______________________________________ _____________________________________________________________．7、学校开展研究性学习，某研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器，如图所示，在一个圆盘上，过其圆心O作两条互相垂直的直径BC、EF．在半径OA上，垂直盘面插上两枚大头针P1、P2并保持P1、P2位置不变，每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC相平，EF作为界面的法线，如右图所示。
而后在图中右上方区域观察P1、P2的像，并在圆周上插上大头针P3，使P3正好挡住P1、P2，同学们通过计算，预先在圆周EC部分刻好了折射率的值，这样只要根据P3所插的位置，就可直接读出液体折射率的值，则：（1）若∠AOF＝30°，OP3与OC的夹角为30°，则P3处所对应的折射率的值为________（2）图中P3、P4两位置哪一处所对应的折射率值大?_________．（3）作AO的延长线交圆周于K，K处所对应的折射率的值应为_________．8、如图所示为用某种透光物质制成的直角三棱镜ABC，在垂直于AC面的直线MN上插两枚大头针P1、P2，在AB面的左侧透过棱镜观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P1的像_________________，再在观察的这一侧先后插上两枚大头针P3、P4，使P3_____________________，使P4__________________,记下P3、P4的位置.移去大头针和三棱镜，过P3、P4作直线与AB面相交于D，量出该直线与AB面的夹角为45°；则该透光物质的折射率n为_______________，并在图中画出正确完整的光路图.9、用“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率，O为玻璃砖界面的圆心，是入射光线跟玻璃砖平面垂直，如图所示的四个图中P1、P2、P3、和P4是四个学生实验插针的结果（1）在这四个图中肯定把针插错了的是______.（2）在这四个图中可以比较准确地测出折射率的是_______，计算玻璃的折射率的公式是_______________.10、如图所示，在一盛满水的大玻璃缸下面放一能发出红光的小电珠，在水面上观察，可以看到一圆形发光面，测出发光面的直径D及水的深度h，则（1）该红光在水中的折射率是多少？（2）如果把小电珠换成能发射紫光的小电珠，圆形发光面的直径D将如何变化？11、在“用双缝干涉测光的波长”实验中（实验装置如图）：①下列说法哪一个是错误．．．．．．的_______。
（填选项前的字母）A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝B．测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划中心刻线与该亮纹的中心对齐C．为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距x /(1)a n =-②测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图，其示数为_______mm 。
12、（1）在“用双缝干涉测光的波长”实验中，装置如图1所示，③和④为两带狭缝光阑，其中③为________ （填：“单缝”或“双缝”）光阑，它的作用是______________.（2）已知双缝到光屏之间的距离是600mm ，双缝之间的距离是0.20mm ，单缝到双缝之间的距离是100mm ，某同学在用测量头测量时，先将测量头目镜中看到的分划板中心刻线对准某条亮纹（记作第1条）的中心，这时手轮上的示数如右图2所示．然后他转动测量头，使分划板中心刻线对准第8条亮纹的中心，这时手轮上的示数如右图3所示．则图2示数为 ________mm ，条纹间距为________ mm ．（3）以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮纹之间的距离 ______A ．增大单缝和双缝之间的距离B ．增大双缝和光屏之间的距离C ．将红色滤光片改为绿色滤光片D ．增大双缝之间的距离13、现有毛玻璃屏A 、双缝B 、白光光源C 、单缝D 和透红光的滤光片E 等光学元件，要把它们放在图1所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长。
（1）将白光光源C 放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C 、_________、A 。
（2）本实验的步骤有：①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上； ③用米尺测量双缝到屏的距离；④用测量头（其读数方法同螺旋测微器）测量数条亮纹间的距离。
在操作步骤②时还应注意___________________和___________________。
（3）将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图2所示。
然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图3中手轮上的示数__________mm，求得相邻亮纹的间距Δx为__________mm。
（4）已知双缝间距d为2.0×10-4m，测得双缝到屏的距离l为0.700m，由计算式λ=________，求得所测红光波长为__________nm。
14、（1）如图1所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为①光源、②______、③______、④______、⑤遮光筒、⑥光屏。
对于某种单色光，为增加相邻亮纹（暗纹）间的距离，可采取____________或_____________的方法。
（2）如果将灯泡换成激光光源，该实验照样可以完成，这时可以去掉的部件是______（填数字代号）；（3）转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮纹，读下手轮的读数如图2所示。
继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮纹，读下手轮的读数如图3所示。
则：两条纹的间距是______mm；（4）如果已经量得双缝的间距是0.30mm、双缝和光屏之间的距离是900mm，则待测光的波长是______m（取三位有效数字）【答案与解析】1、【答案】D【解析】油酸溶液的滴数：N V 2，一滴油酸溶液含油酸的体积：12V V NV =， 该油酸分子的直径为：12V V d S NV S==.故选D 。
2、【答案】105.610m -⨯ 【解析】1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积69311110102006012V m --=⨯⨯=⨯⨯ 所以每个油酸分子的直径910110 5.610120.15V D m m S --==⨯=⨯⨯ 3、【答案】（1）由图形状 S=106cm 2（2） 每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积6810V mL -=⨯（3）油酸分子直径107.510d m -=⨯ 【解析】（1）由图形状，其中正方形方格87个，用补偿法近似处理，可补19个整小方格，实际占小方格87+19=106个，那么油膜面积S=106×1cm 2=106cm 2（2又每104mL 溶液中有纯油酸6mL ，（35、【答案】（1）（2）见解析；（3）12sin n θ=【解析】（1）在bb ′一侧观察P 1、P 2(经bb ′折射、aa ′ 反射，再经bb ′折射后)的像，在适当的位置插上P 3，使得P 3与P 1、P 2的像在一条直线上，即让P 3挡住P 1、P 2的像；再插上P 4，让它挡住P 2及P 1的像和P 3.P 3、P 4的位置如图所示．（2）①过P 1、P 2作直线与bb ′交于O ；②过P 3、P 4作直线与bb ′交于O ′；③利用刻度尺找到OO ′的中点M ；④过O 点作bb ′的垂线CD ，过M 点作bb ′的垂线与aa ′相交于N ，如图所示，连接ON ； ⑤∠P 1OD ＝θ1，∠CON ＝θ2.（3）由折射率的定义可得12sin sin n θθ= 6、【答案】3 1.73n =，原因见解析。
