用实验方法架起选修实验复习的桥梁

河南 余署敏

用实验方法架起选修实验复习的桥梁

河南 余署敏

选修模块中的实验在全国卷中属于冷考点，冷考点在近几年高考中鲜有出现，选修模块有四个学生实验，这几个实验都是基础物理中的经典实验，随着高考试题“回归经典”的特点，不得不引起我们备考的注意。

一、估算法：用油膜法估测分子的大小

利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜，如图1所示，用计算出油膜的厚度（V为一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，S为油膜面积），这个厚度就近似等于油酸分子的直径。

图1

估算法中估算模型是关键。本实验的估算模型为将油酸分子看作球形，油酸分子在水面上尽量展开，形成单分子油膜，且油膜分子紧密排列。

【例1】（2016·银川质检）在“用油膜法估测分子的大小”实验中，用am L的纯油酸配制成bm L的油酸酒精溶液，再用滴管取1 m L油酸酒精溶液，让其自然滴出，共n滴。现在让其中一滴落到盛水的浅盘内，待油膜充分展开后，测得油膜的面积为Scm2，则：

（1）估算油酸分子的直径大小是________cm。

（2）用油膜法测出油酸分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，还需要知道油滴的________。

A．摩尔质量 B．摩尔体积

C．质量 D．体积

【例2】某同学在做“用单摆测重力加速度”实验中，先测得摆线长为101．00 cm，摆球直径为2．00 cm，然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间为101．5 s。则

（1）他测得的重力加速度g＝________m/s2。

（2）他测得的g值偏小，可能的原因是________（填选项前面的字母）。

A．测摆线长时摆线拉得过紧

B．摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了

C．开始计时，秒表过迟按下

D．实验中误将49．5次全振动数为50次

【点评】阿伏加德罗常数是联系宏观与微观的纽带，设分子质量为m，分子体积为V0，摩尔质量为M，摩尔体积为V，阿伏加德罗常数为NA，则有，对于固体和液体

二、累积法：用单摆测重力加速度

【答案】（1）9．76 （2）B

【点评】误差是不可避免的，错误是可以避免的，本题选项中的四点都是错误。

三、尝试法：测定玻璃的折射率

如实验原理图2所示，当光线AO1以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO1对应的出射光线O2B，从而求出折射光线O1O2和折射角θ2，再根据算出玻璃的折射率。

本实验用到了尝试法，即用尝试的办法找到出射光线。在线段AO1上竖直地插上两枚大头针P1、P2。从玻璃砖bb′一侧透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线的方向直到P1的像被P2的像挡住。再在bb′一侧插上两枚大头针P3、P4，使P3能挡住P1、P2的像，P4能挡住P3本身及P1、P2的像。

图2

【例3】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3所示。

图3

（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。

【解析】（1）据题意可知入射角为90°－θ1，折射角为90°－θ2，则玻璃的折射率为

（2）玻璃砖越宽，光线在玻璃砖内的传播方向越容易确定，测量结果越准确。故应选用宽度大的玻璃砖来测量。

【点评】把入射角和折射角弄错是本题的常见错误；增大绝对数值是减小相对误差的有效途径，一般距离大时，相对误差较小。

四、转换法：用双缝干涉测光的波长

【例4】在某次用双缝干涉测光的波长的实验中，已知双缝到光屏之间的距离是600 mm，双缝之间的距离是0．20 mm，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图4所示。然后他转动测量头，使分划板中心刻线对准第7条亮纹的中心，这时手轮上的示数如图5所示。这两次示数依次为_______mm和_______mm。由此可以计算出这次实验中所测得的单色光的波长为________nm。（结果保留3位有效数字）

图4

图5

【解析】测量头就是螺旋测微器，对于第一次第1条亮纹中心对应的读数，从固定刻度读出0．5 mm，可动刻度读出14．1×0．01 mm＝0．141 mm，故总读数为0．5 mm＋0．141 mm＝0．641 mm；第二次第7条亮纹中心对应的读数可按照同样的方法读出为10．293 mm。所以六条亮纹的总间距即两次读数之差9．652 mm，可求得相邻亮纹中心的距离Δx＝1．609 mm，再由算出波长为536 nm。

【答案】0．141 0．641 536

【点评】测量头的读数原理即为螺旋测微器的读数，掌握螺旋测微器的读数是处理数据的基础。

（作者单位：河南省三门峡市实验高中）