物理高考常考实验,物理高考常考实验有哪些

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5.高中物理，高考的。关于机械能、动能定理、动量这块的物理实验题都有什么？给出实验名称。最好能给出过程

2011高考新课标_高中物理课标有这些实验内容:1、测量仪器使用常规，2、测量仪器的读数方法，3力学实验:(1)验证力的平行四边形定则，(2)测匀变速直线运动的速度和加速度，(3)验证牛顿第二定律，(4))验证机械能守恒定律，4电学实验:(1)描绘小灯泡的伏安特性曲线(2)电阻的测量(3)用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻，5设计型力学和电学实验

高考常考高中物理史有哪些？

要求能在理解基础上独立完成的学生实验有：

1.长度的测量

2.研究匀变速直线运动

3.探索弹力和弹簧伸长的关系

4.验证力的平行四边形定则

5.验证机械能守恒定律

6.用单摆测定重力加速度

7.研究平抛物体的运动

8.验证动量守恒定律

9.用油膜法估测分子的大小

10.用描迹法画出电场中平面上的等势线

11.描绘小灯泡的伏安特性曲线

12.测定金属的电阻率

13.把电流表改装为电压表

14.研究闭合电路欧姆定律

15.测定电源电动势和内阻

16.练习使用示波器

17.用多用电表探索黑箱内的电学元件

18.传感器的简单应用

19.测定玻璃的折射率

20.用双缝干涉测光的波长

21.用气缸导轨验证动量守恒定律

22.研究玩具电机的能量转化

并注意应用这二十二个实验中所获得的实验思想、方法、技巧，灵活解决其他类似实验或实际问题。

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高中物理学史

一、力学

1、1638年，意大利物理学家伽利略在《两种新科学的对话》中用科学推理论证重物体和轻物体下落一样快；并在比萨斜塔做了两个不同质量的小球下落的实验，证明了他的观点是正确的，推翻了古希腊学者亚里士多德的观点（即：质量大的小球下落快是错误的）；

2、17世纪，伽利略通过构思的理想实验指出：在水平面上运动的物体若没有摩擦，将保持这个速度一直运动下去；得出结论：力是改变物体运动的原因，推翻了亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因。

同时代的法国物理学家笛卡儿进一步指出：如果没有其它原因，运动物体将继续以同速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。

3、1687年，英国科学家牛顿在《自然哲学的数学原理》著作中提出了三条运动定律（即牛顿三大运动定律）。

4、20世纪初建立的量子力学和爱因斯坦提出的狭义相对论表明经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体。

5、1638年，伽利略在《两种新科学的对话》一书中，运用观察－设－数学推理的方法，详细研究了抛体运动。

6、人们根据日常的观察和经验，提出“地心说”，古希腊科学家托勒密是代表；而波兰天文学家哥白尼提出了“日心说”，大胆反驳地心说。

7、17世纪，德国天文学家开普勒提出开普勒三大定律；

8、牛顿于1687年正式发表万有引力定律；1798年英国物理学家卡文迪许利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量；

9、1846年，英国剑桥大学学生亚当斯和法国天文学家勒维烈应用万有引力定律，计算并观测到海王星，1930年，美国天文学家汤苞用同样的计算方法发现冥王星。

10、我国宋朝发明的火箭是现代火箭的鼻祖，与现代火箭原理相同；

俄国科学家齐奥尔科夫斯基被称为近代火箭之父，他首先提出了多级火箭和惯性导航的概念。

11、1957年10月，苏联发射第一颗人造地球卫星；

1961年4月，世界第一艘载人宇宙飞船“东方1号”带着尤里加加林第一次踏入太空。

二、电磁学

12、1785年法国物理学家库仑利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律——库仑定律，并测出了静电力常量k的值。

13、16世纪末，英国人吉伯第一个研究了摩擦是物体带电的现象。

18世纪中叶，美国人富兰克林提出了正、负电荷的概念。

1752年，富兰克林在费城通过风筝实验验证闪电是放电的一种形式，把天电与地电统一起来，并发明避雷针。

14、1913年，美国物理学家密立根通过油滴实验精确测定了元电荷e电荷量，获得诺贝尔奖。

15、1837年，英国物理学家法拉第最早引入了电场概念，并提出用电场线表示电场。

16、1826年德国物理学家欧姆（1787-1854）通过实验得出欧姆定律。

17、1911年，荷兰科学家昂纳斯发现大多数金属在温度降到某一值时，都会出现电阻突然降为零的现象——超导现象。

18、19世纪，焦耳和楞次先后各自独立发现电流通过导体时产生热效应的规律，即焦耳定律。

19、1820年，丹麦物理学家奥斯特发现电流可以使周围的小磁针发生偏转，称为电流磁效应。

20、法国物理学家安培发现两根通有同向电流的平行导线相吸，反向电流的平行导线则相斥，并总结出安培定则（右手螺旋定则）判断电流与磁场的相互关系和左手定则判断通电导线在磁场中受到磁场力的方向。

21、荷兰物理学家洛伦兹提出运动电荷产生了磁场和磁场对运动电荷有作用力（洛伦兹力）的观点。

22、汤姆生的学生阿斯顿设计的质谱仪可用来测量带电粒子的质量和分析同位素。

23、1932年，美国物理学家劳伦兹发明了回旋加速器能在实验室中产生大量的高能粒子。

（最大动能仅取决于磁场和D形盒直径，带电粒子圆周运动周期与高频电源的周期相同）

24、1831年英国物理学家法拉第发现了由磁场产生电流的条件和规律——电磁感应定律。

25、1834年，俄国物理学家楞次发表确定感应电流方向的定律——楞次定律。

26、1835年，美国科学家亨利发现自感现象（因电流变化而在电路本身引起感应电动势的现象），日光灯的工作原理即为其应用之一。

三、热学

27、1827年，英国植物学家布朗发现悬浮在水中的花粉微粒不停地做无规则运动的现象——布朗运动。

28、1850年，克劳修斯提出热力学第二定律的定性表述：不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，称为克劳修斯表述。次年开尔文提出另一种表述：不可能从单一热源取热，使之完全变为有用的功而不产生其他影响，称为开尔文表述。

29、1848年 开尔文提出热力学温标，指出绝对零度是温度的下限。

30、19世纪中叶，由德国医生迈尔、英国物理学家焦尔、德国学者亥姆霍兹最后确定能量守恒定律。

21、1642年，科学家托里拆利提出大气会产生压强，并测定了大气压强的值。

四年后，帕斯卡的研究表明，大气压随高度增加而减小。

1654年，为了证实大气压的存在，德国的马德堡市做了一个轰动一时的实验——马德堡半球实验。

四、波动学

22、17世纪，荷兰物理学家惠更斯确定了单摆周期公式。周期是2s的单摆叫秒摆。

23、1690年，荷兰物理学家惠更斯提出了机械波的波动现象规律——惠更斯原理。

24、奥地利物理学家多普勒（1803-1853）首先发现由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象——多普勒效应。

五、光学

25、1621年，荷兰数学家斯涅耳找到了入射角与折射角之间的规律——折射定律。

26、1801年，英国物理学家托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象。

27、1818年，法国科学家菲涅尔和泊松计算并实验观察到光的圆板衍射——泊松亮斑。

28、1864年，英国物理学家麦克斯韦发表《电磁场的动力学理论》的论文，提出了电磁场理论，预言了电磁波的存在，指出光是一种电磁波，为光的电磁理论奠定了基础。

29、1887年，德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在，并测定了电磁波的传播速度等于光速。

30、1894年，意大利马可尼和俄国波波夫分别发明了无线电报，揭开无线电通信的新篇章。

31、1800年，英国物理学家赫歇耳发现红外线；

1801年，德国物理学家里特发现紫外线；

1895年，德国物理学家伦琴发现X射线（伦琴射线），并为他夫人的手拍下世界上第一张X射线的人体照片。

32、激光——被誉为20世纪的“世纪之光”。

六、波粒二象性

33、1900年，德国物理学家普朗克为解释物体热辐射规律提出能量子说：物质发射或吸收能量时，能量不是连续的（电磁波的发射和吸收不是连续的），而是一份一份的，每一份就是一个最小的能量单位，即能量子E=hν，把物理学带进了量子世界；

受其启发1905年爱因斯坦提出光子说，成功地解释了光电效应规律，因此获得诺贝尔物理奖。

34、1922年，美国物理学家康普顿在研究石墨中的电子对X射线的散射时——康普顿效应，证实了光的粒子性。

35、1913年，丹麦物理学家玻尔提出了自己的原子结构说，最先得出氢原子能级表达式，成功地解释和预言了氢原子的辐射电磁波谱，为量子力学的发展奠定了基础。

36、1885年，瑞士的中学数学教师巴耳末总结了氢原子光谱的波长规律——巴耳末系。

37、1924年，法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子在一定条件下会表现出波动性；

1927年美、英两国物理学家得到了电子束在金属晶体上的衍射图案。电子显微镜与光学显微镜相比，衍射现象影响小很多，大大地提高了分辨能力，质子显微镜的分辨本能更高。

七、相对论

38、物理学晴朗天空上的两朵乌云：①迈克逊－莫雷实验——相对论（高速运动世界），

②热辐射实验——量子论（微观世界）；

39、19世纪和20世纪之交，物理学的三现：X射线的发现，电子的发现，放射性的发现。

40、1905年，爱因斯坦提出了狭义相对论，有两条基本原理：

①相对性原理——不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的；

②光速不变原理——不同的惯性参考系中，光在真空中的速度一定是c不变。

狭义相对论的其他结论：

①时间和空间的相对性——长度收缩和动钟变慢（或时间膨胀）

②相对论速度叠加：光速不变，与光源速度无关；一切运动物体的速度不能超过光速，即光速是物质运动速度的极限。

③相对论质量：物体运动时的质量大于静止时的质量。

41、爱因斯坦还提出了相对论中的一个重要结论——质能方程式：E=mc2。

八、原子物理学

42、1858年，德国科学家普吕克尔发现了一种奇妙的射线——阴极射线（高速运动的电子流）。

43、18年，汤姆生利用阴极射线管发现了电子，指出阴极射线是高速运动的电子流。说明原子可分，有复杂内部结构，并提出原子的枣糕模型。1906年，获得诺贝尔物理学奖。

44、1909－1911年，英国物理学家卢瑟福和助手们进行了α粒子散射实验，并提出了原子的核式结构模型。由实验结果估计原子核直径数量级为10 -15 m 。

45、1896年，法国物理学家贝克勒尔发现天然放射现象，说明原子核有复杂的内部结构。

天然放射现象：有两种衰变（α、β），三种射线（α、β、γ），其中γ射线是衰变后新核处于激发态，向低能级跃迁时辐射出的。衰变快慢与原子所处的物理和化学状态无关。

46、1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核，第一次实现了原子核的人工转变，发现了质子，

并预言原子核内还有另一种粒子——中子。

47、1932年，卢瑟福学生查德威克于在α粒子轰击铍核时发现中子，获得诺贝尔物理奖。

48、1934年，约里奥－居里夫妇用α粒子轰击铝箔时，发现了正电子和人工放射性同位素。

49、1896年，在贝克勒尔的建议下，玛丽-居里夫妇发现了两种放射性更强的新元素——钋（Po）镭（Ra）。

50、1939年12月，德国物理学家哈恩和助手斯特拉斯曼用中子轰击铀核时，铀核发生裂变。

51、1942年，在费米、西拉德等人领导下，美国建成第一个裂变反应堆（由浓缩铀棒、控制棒、减速剂、水泥防护层等组成）。

52、1952年美国爆炸了世界上第一颗氢弹（聚变反应、热核反应）。人工控制核聚变的一个可能途径是：利用强激光产生的高压照射小颗粒核燃料。

53、粒子分三大类：媒介子－传递各种相互作用的粒子，如：光子；

轻子－不参与强相互作用的粒子，如：电子、中微子；

强子－参与强相互作用的粒子，如：重子（质子、中子、超子）和介子。

54、1964年盖尔曼提出了夸克模型，认为介子是由夸克和反夸克所组成，重子是由三个夸克组成。

高考物理所有重点电学实验

从近几年的高考来看，理综卷对物理实验的考察，已成为高考的热门题目。所考察的内容也并非教材中已成型实验，而是以所掌握的实验原理、技能自行设计为主。它要求学生能明确实验目的，理解实验原理，控制实验条件；会运用已学过的实验方法；会正确使用实验中用过的仪器；会观察、分析实验现象，处理实验数据，并得出结论。

设计性实验是近几年高考热点也是得分难点。鉴于此，对物理实验的复习，提出以下看法：

一是基本仪器的使用仍是实验复习的基础。

不管上一年度有无考到仪器的使用，我们对常用的物理仪器要熟练运用，这是实验的基础，是实验的工具，任何时侯都不过时。在这方面花些时间是必需的。常见的有十三种仪器，这十三种仪器是刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器、天平、秒表、打点计时器、弹簧称、温度计、电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等等。这些工具的使用每本复习用书上都有很详细的说明，本文不再多言。

二要从多种视角重新审视和组合实验板块。

在物理实验总复习中，我们不应孤立地看待一个个实验，而应该从这些实验的原理、步骤、数据集与处理方式的异同上，给这些实验分门别类，从而组成不同的实验板块。平时我们已经自觉或不自觉地把实验分成力学实验板块、电学实验板块、热学实验板块、光学实验板块。但这样的处理只是简单地重复了物理课本知识的体系，大多数情况下也是为了讲解的方便，没有多大的创意，对于学生思维的开发和对实验的科学思维方式的培养显得很不够的。在此，我认为我们要在这些实验的组合板块中挖掘一些功能，培养学生一种实验的常规意识，比如对于力学板块，这是由验证力的合成与分解、打点计时器的使用和测匀变速直线运动加速度、验证机械能守恒定律、验证牛顿第二定律、验证动量守恒定律等实验组成的一个大的实验板块。

我们还可以把视野再扩大一些，以各种角度重新组合新的实验板块，比如按测量型与验证型可把实验分成两大板块，按能进行图像处理数据和不能用图像处理数据又可以把实验分成两大板块。我们可以提示学生这样划分板块，但把一个具体实验归类于哪个板块，这要学生自已思考，比如说用图像法处理数据，学生们熟悉的是验证牛顿第二定律和测定电池电动势和内电阻的实验，不过画出的图形必须是直线，否则不好处理。这给予学生们思考的空间，其实还有许多实验也是可以这样处理的，它们都可以归类于用图像法处理数据，比如用单摆测重力加速度的实验，我们测的是周期T和摆长L，再由公式来计算，书本上用的是多测几组再求平均值法，现在我们可以以L和T2/4л2为坐标轴，用测得的数据放入描点，画直线求斜率即是g。

高中物理实验复习

一、 基本仪器的使用

游标卡尺

设计原理：游标尺上n个刻度的总长度与主尺上（n-1）个刻度的总长度相等，如果游标尺的最小刻度的长为x，相应主尺上的每个最小刻度的长为y，则有nx=(n-1)y,由此式可得游标尺与主尺两者最小刻度长度的差为k=y-x=y/n，我们把k叫做游标卡尺的精确度。其值由游标尺的刻度数和主尺上的归小刻度长度y决定。

读数原理：①先读整数部分：整数部分由主尺上读得，即游标尺零刻度线在主尺的多少毫米刻度线的右边，该毫米刻度值就是应读得的以毫米为单位的整数部分L

②再读小数部分：小数部分由游尺上第几条刻度线与主尺上某一刻度线对齐后读出，即游标卡尺的准确度k×n=读出的小数部分（可记为通式k×n）

③测量值为上述两部分读数之和，并按有效数字规则记录，通用公式可写为s=L+k×n

习题

例1：用一10分度的游标卡尺测量一长度为6.8mm的物体，则游标的哪个刻度与主尺的哪个刻度对齐？14mm处

1、游标有20个刻度的游标卡尺游标总长等于19毫米，它的测量精度是多少？测量时如游标的零刻度在尺身的2．4厘米和2．5厘米之间，游标的第16条刻度线与尺身对齐，测量的结果是多少？

弹簧秤

使用弹簧秤的注意事项：

① 根据被测力的大小选择弹簧秤的量程，不能超量程测量，否则会损坏弹簧秤

② 使用前要检查弹簧秤的指针是否指到零位置，如果不指零，就需要调节器零

③ 被测力的方向应与弹簧秤轴线方向一致

④ 读数时应正对平视。一次测量的时间不宜过长，以免弹簧疲劳

⑤ 弹簧、指针、拉杆都不能与刻度板末端的限位卡发生摩擦

⑥ 读数时，除读出弹簧秤上最小刻度所表示的数值，还要估读一位。

秒表

使用注意事项：使用秒表前应检查秒表指针是否与零点对齐，如果不能对齐，应记下此时秒针所指示的数值，并对读数作修正； 测量完毕，应让秒表继续走动，使发条完全放松，释放弹性势能，使发条恢复到松弛状态。

二、测定性实验

测定匀变速直线运动的加速度

由纸带求物体运动加速度的方法：

a.逐差法：s4-s1＝s5-s2＝s6-s3＝…＝3aT2，分别求出a1＝(s4-s1)/3T2,a2＝(s5-s2)/3T2,a3＝(s6-s3)/3T2,再算出a1、a2、a3的平均值，即为物体运动的加速度.

b.v—t图像法：先根据vn＝(sn+sn+1)/2T求出打第n个点时纸带的瞬时速度，作出v—t图像，图线的斜率即为物体运动的加速度

习题：

1、在“测定匀变速直线运动的加速度”实验中，下列方法中有助于减小实验误差的是（ACD ）

A 选取记数点，把每打5个点的时间间隔作为一个时间单位

B 使小车运动的加速度尽量小些

C 舍去纸带上开始时密集的点，只得用点迹清晰、点间间隔适当的那一部分进行测量、计算

D 适当增加挂在细绳下钩码的个数

2、在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经各计数点的瞬时的速度如下：

计数点序号 1 2 3 4 5 6

计数点对应的时刻(s) 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60

通过计数点的速度(cm/s) 44.0 62.0 81.0 100.0 110.0 168.0

(1)为了计算加速度，合理的方法是( C )

A 根据任意两计数点的速度公式，用a＝Δv/Δt算加速度.

B 根据实验数据画出v-t图，量出其倾角，由公式a＝tgα求加速度.

C 根据实验数据画出v-t图，由图上相距较远的两点，由a＝Δv/Δt求a.

D依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出其平均值作小车的加速度.

(2)由上表中给出的数据，用作图法求其加速度

3、在研究匀变速直线运动的实验中，如图2一22所示，为一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的记数点，相邻记数点间的时间间隔T=0.1s。

（1）根据_ΔS=恒量_可判定小车做匀加速直线运动。

（2）根据_ _______计算各点的瞬时速度，且VA= 0.53m/s ，VB=0.88m/s ，VC =1.23m/s，VD=1.53m/s，VE=1.93m/s 。

（3）在图2一23所示的坐标中作出小车的v一t，图线，并根据图线求出a=_3.5m/s2____。

4）将图线延长与纵轴相交，交点的速度是_0.53m/s_，此速度的物理意义是__VA_____。

用单摆测定重力加速度

实验注意事项：

①摆线要用细而轻且不可伸长的1m左右的线制成.

②摆球要用密度大的实心球.

③测摆长时应使摆自然下垂，测悬点到球心间的距离.

④单摆摆动时应使摆线在同一平面内且摆角小于10°.

⑤测周期时，应从摆球经平衡位置时开始计时，要测30或50次全振动时间，取平均值计算

习题

4、用单摆测重力加速度的实验中，用的摆球密度不均匀，无法确定重心位置.第一次量得悬线长L1(不计半径)，测得周期为T1；第二次测得悬线长为L2周期为T2，根据上述数据，g值应为( B )

A. 4π2（L1+L2）/（T12+T22） B. 4π2（L1-L2）/（T12-T22）

C. 4π2 /T1T2 D.无法计算

5、两名同学在分析用单摆测重力加速度时由于摆球受空气阻力而对单摆周期产生影响问题时，甲同学说：空气对摆球的浮力与重力方向相反，浮力对摆球作用相当于重力加速度变小，因此振动周期变大.乙同学说：浮力对摆球的影响好像用一个轻一些的摆球做实验，单摆振动周期与摆球质量无关，因此振动周期不变，试分析这两种说法的正误.

解析：如图甲所示，无空气浮力时，摆球做简谐振动的回复力是重力的切向分量G1，F回=mg?sinθ，θ是摆角.

有空气浮力时，如图乙所示，设摆球受重力和浮力的合力F=mg-F?浮，方向竖直向下，这时摆球做简谐振动的回复力是F的切向分量F1，

F′回=F1=F?sinθ=(mg-F浮)?sinθ

F′回=m(g- )?sinθ=mg′?sinθ，g′=g-

这时摆球的质量不变，回复力减小，相当于重力加速度减小，周期增大，甲同学说得对.

乙同学说法的错误在于没有正确理解周期与摆球质量无关的特点，单摆周期与质量无关的原因是：回复力F回=mg?sinθ，F回与质量m成正比.回复力F?回产生的指向平衡位置的加速度.

a= =g?sinθ与质量无关，所以周期与m无关.有浮力时F回′=(mg-F浮)?sinθ

a′=(g- )?sinθ,显见a′＜a

所以T增大.单摆振动周期与质量无关也可以从F回=-k?x,k是回复系数，而简谐振动周期T=2π ,代入k讨论得出.

二、 验证性实验

验证力的平行四边形定则

注意：

1、在本实验中，以橡皮条的伸长（结点到达某一位置）来衡量力的作用效果，因此，在同一次实验中应使两种情况下结点达到同一位置。

2、实验前，首先检查弹簧秤的零点是否正确，实验中，弹簧秤必须保持与木板平等，使用时不能超过弹性限度，读数时眼睛一定要正对刻度，读到最小刻度的下一位。

3、画力的图示时，标度的称取应恰当，严格按几何作图法求合力

习题

6、 如图所示为验证力的平行四边形法则的实验装置示意图，通过细线用两个互成角度的测力计拉橡皮条使结点移到某一位置O.此时需要记下：

(1) ；

(2) ；

(3) ；

然后，只用一个测力计再把橡皮条拉长，使结点到达位置 .再记下

(4) ；

(5) ；

(6)实验中，应使各拉力方向位于 同一平面 ，且与木板平面 平行 。

验证机械能守恒定律

注意：

(1)安装打点计时器时，必须使穿纸带的两个限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力.

(2)接通电源前，穿过打点计时器的纸带应平展不卷曲，提纸带的手必须拿稳纸带，并使纸带保持竖直，从而不致人为地增大摩擦阻力，导致机械能损耗.

(3)实验时，必须先接通电源，让打点计时器工作正常后才能松开纸带让垂锤下落，从而使纸带下落的初速度为零，并且纸带上打出的第一个点是清晰的一个小点.

(4)选用纸带应尽量挑选第1、2两点间的距离接近2mm的纸带，以保让打第一个点时纸带的速度为零.

(5)测量下落高度时，都必须从起点算起，不能搞错，选取的各个计数点要离起始点适当远一些，以减小测量高度h值的相对误差.

(6)因验证的是ghn,是否等于Vn2/2，不需要知道动能的具体数值，故无需测量重锤的质量m.

实验误差

由于重物和纸带在下落过程中要克服阻力(主要是打点纸带所受的阻力)做功，所以势能的减小量△Ep稍大于动能的增加量△Ek.

习题

7、 在验证机械能守恒定律的实验中，有同学按以下步骤进行实验操作：

A.用天平称出重锤和夹子的质量；

B.固定好打点计时器，将连着重锤的纸带穿过限位孔，用手提住，且让手尽量靠近打点计时器；

C.松开纸带，接通电源，开始打点.并如此重复多次，以得到几条打点纸带；

D.取下纸带，挑选点迹清晰的纸带，记下起始点O，在距离O点较近处选择几个连续计数点(或计时点)，并计算出各点的速度值；

E.测出各点到O点的距离，即得到重锤下落高度；

F.计算出mghn和 mυ2n/2，看两者是否相等.

在以上步骤中，不必要的步骤是 A ；有错误或不妥的步骤是 BCDF (填写代表字母)；更正情况是① B中“让手尽量靠近”应改为“让重锤尽量靠近打点计时器” ，② C中应先接通电源，后松开纸带 ，③ D中应将“距离O点较近处”改为“距离O点较远处” ，④ F中应改为“ghn和υ2n/2”

8、在利用重锤自由下落“验证机械能守恒定律”的实验中，在打出纸带并测量出第n点到第1点的距离后，用公式υn=ngT(T为打点时间间隔)来计算打第n点时重锤的速度，然后计算重锤动能的增量△Ek和重锤重力势能的减少量△Ep.计算时经常出现△Ek＞△Ep的结果，试分析其中的原因.

解析：本题可从如下两方面进行分析：(1)由于重锤和纸带受到阻力，它们下落的实际加速度a将小于重力加速度，而利用重力加速度g来计算速度υ=n?g?T，将使得υ值偏大. (2)在先接通电源使打点计时器工作，再让纸带从静止释放的步骤中，常常容易造成纸带上记录下来的最初两点之间的时间间隔小于0.02s，计算中仍按0.02s计算，也将使得速度值υ=n?g?T偏大.

9、某同学在做“验证机械能守恒定律”的实验时，不慎将一条选择好的纸带的前面部分损坏了，剩下的一条纸带上各点间的距离，他测出并标在纸带上，如下图所示.已知打点计时器的周期是0.02s，重力加速度为9.8m/s2.

(1) 利用纸带说明重锤(质量为mkg)通过对应于2、5两点过程中机械能守恒.

(1)重锤在对应2、5两点时的速度分别为

υ1= m/s=1.495m/s υ2= m/s=2.06m/s

则重锤在2、5两点对应过程的动能增加量为

△Ek=Ek2-Ek1= mυ22- mυ21=1.004mJ,

而重锤在该过程中下落的距离为

△h=(3.18+3.56+3.94)×10-2m=10.68×10-2m

则重锤在该过程减小的重力势能为

△Ep=mg?△h=1.047mJ

在允许的实验误差范围内可以认为△Ek=△Ep,即机械能守恒.

(2) 说明为什么得到的结果是重锤重力势能的减小量△Ep稍大于重锤动能的增加量△Ek?

因重锤拖着纸带下落时，空气阻力和打点计时器的阻力做功而使重锤的机械能有损失，故重力势能的减小量稍大于动能的增加量

验证动量守恒定律

实验需注意事项

(1)为保证两球在水平方向作同一直线上的对心正碰，必须将斜槽末端切线调节成水平然后固定；

(2)为使入射球A在碰后能沿原方向运动，必须使A球的质量大于被碰球B的质量.

(3)为保证多次重复实验的条件相同，一是必须使入射球每次都是从斜槽上同一位置从静止开始滚下；二是注意不能移动实验桌、斜槽和白纸.

(4)必须明确标明重锤线尖端所指的位置O.以便能较精确地确定两球作平抛运动的抛出点，从而获得较精确的水平位移大小.

练习

1、某同学用如下图所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律.图中PQ是斜槽，QR为水平槽.实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹.重复上述操作10次，得到10个落点痕迹.再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹.重复这种操作10次.图(甲)中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点.B球落点痕迹如图(乙)所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零点与O点对齐.

(1)碰撞后，B球的水平射程应取为64.7 cm.

(2)在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量?答ABD (填选项号).

A.水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离

B.A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离

C.测量A球或B球的直径

D.测量A球和B球的质量(或两球质量之比)

E.测量G点相对于水平槽面的高度.

2、某同学设计了一个用打点计时器验证动量守恒定律的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之作匀速运动.然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续作匀速运动，他设计的具体装置如下图所示.在小车A后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50HZ，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力.

(1)若已得到打点纸带如上图，并测得各计数点间距标在图上，A为运动起始的第一点，则应选 BC 段来计算A的碰前速度，应选 DE 段来计算A和B碰后的共同速度.(以上两格填“AB”或“BC”或“DC”或“DE”).

(2)已测得小车A的质量m1=0.40kg,小车B的质量m2=0.20kg,由以上测量结果可得：

碰前总动量= 0.42 kg.m/s.

碰后总动量= 0.417 kg.m/s.

由上述实验结果得到的结论是: 在误差允许范围内，A、B两车作用前后的总动量相等，系统的动量守恒。

三、研究性实验

研究平抛物体的运动

1、在研究平抛物体的运动的实验中，坐标原点0及竖直向下的轴的确定，下列说法正确的是（AD）

A O点在斜槽末端点处

B O点在斜槽末端点正前方r处（r为小球半径）

C 过0点画一条平行木板边缘向下的线作为轴

D 过0点利用重锤线画一条竖直线作为轴

2．如图所示为做平抛运动实验的专用卡片，长方形孔的宽度为a，长度为b，c为描轨迹点的缺口，若小球半径为r，则下列说法中正确的是（AB ）

A 缺口c应在折线处且紧贴木板上的白纸

B a应略大小2r（r为球半径）

C b应等于2r D a应等于2r

3、下列哪些因素会使实验的误差增大（ B ）

A 小球与斜槽之间有摩擦 B 安装斜槽时其末端不水平

C 建立坐标系时以斜槽末端端口位置为坐标原点 D 每次释放小球的位置相同

[高考物理光学] 高考物理光学题怎么做

提到物理，很多理科生都感觉比起化学、生物可是困难多了，而电学实验更因为难度高而让一些同学在学习中感到头疼，电学实验占据着相当重要的地位，几乎年年考，但每年都有许多考生在此留下了遗憾。虽然考生感觉难度大，但电学实验以其独特的魅力，赢得了高考出题人的青睐：自从2002年我省实行理综考试以来，除2002年考查的是热学实验以外(在现行课本中此实验已删掉)，其余五年均考查到了电学实验；考试大纲要求的实验有19个，其中10-17个均为电学实验。可见电学实验在高考中所占地位非同一般。

考查全面重点突出

从总体上来说，物理实验的考查在高考中是以笔试的形式进行的，通过考查一些设计性的实验来鉴别考生实验的“迁移”能力、创新能力。实验部分在理综试卷中占有较大的比重(17分左右)，区分度和难度较高。通过对高考电学实验试题的分析，可以看出当前高考实验考试的总趋势是：一是利用考纲所列实验的原理、方法和器材重新组合，推陈出新；二是把重点放在实验和器材测量的原理、选取、数据处理和结论获取的方法上；三是适量编制设计性、探究性实验，进行考查。

由于连续几年高考中均出现电学实验，虽然形式多样，但考查的特点还是比较清晰的。比如实验能力的考查多集中在电阻的测量上。这几年高考，几乎所有电学实验都是以测电阻为背景，如2003年考查伏安法测电阻；2004年、2006年分别考查电表内阻的测量；2005年考查电源电动势和内阻的测量。归根结底考查的实验原理均为欧姆定律R=U/I，因此对电阻的测量，都是在用各种方法寻找电压U和电流I。

实验试题的设计体现了“来源于教材而不拘泥于教材”的原则。2004年全国卷Ⅰ第22题考查电压表内阻的测量方法———半偏法，直接来源于课后学生实验———把电流表改装成电压表，但改测电压表内阻，考查了考生的实验迁移能力；2005年全国卷测电源的电动势和内电阻，也是直接来源于课后学生实验———测定电源电动势和内电阻实验，但又高于课本，不能照搬课本实验电路图。只有真正理解了实验原理和实验方法，才能达到灵活运用学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理实验相关问题的能力。由此可见课本实验不可小视，并且要从中有所提升。

能力的考查比较全面，其中涉及误差的分析、利用图像或公式处理数据、有效数字的保留等，对实验分析能力、利用数学解决物理问题的能力都有所考查。

注重对考生课后实验的挖掘，同一实验器材，完成不同的实验目的———一“材”多用，如2002年全国高考29题，考查利用“验证玻意耳定律”的器材来测量大气压强p0；2007年全国高考理综卷Ⅰ22题，考查利用“验证动量守恒定律”的器材验证弹性碰撞的恢复系数等。

复习注重超越课本

根据以上分析可知，高考实验考查能力较高，那种只背实验原理、步骤、讲实验操作，过程的做法已经不能很好地应对今天的高考了。仅仅能独立完成大纲规定的实验，知道怎样做还不够，还应该搞清楚为什么要这样做，要真正领会其中的实验方法，并会将这些方法迁移到新的情景中去，在新的情景中加以应用。

1、平时复习中要注意养成良好的学习物理实验的习惯。有些同学侧重实验的记忆，把课本上实验原理、实验器材和实验步骤等，像背语文课文一样背诵下来，这样是绝对不可能提高实验能力的。这样做极不适应现代高考实验考查的趋势，因为高考物理实验考查的是实验的迁移能力、创新能力等。对于一个实验正确的学习方法是遵从以下步骤：明确目的———尝试原理———选择器材———确定步骤———误差分析。学习每一个实验，先明确实验目的，然后根据实验目的结合自己所学的知识，尝试思考实验原理。围绕敲定的实验原理，确定实验器材，根据实验器材，确定实验步骤，依据实验原理进行误差分析。因为同一实验目的，它可能存在不同的实验原理，所以我们通过尝试思考实验原理的方法，就可以拓宽思路，提升能力。如果同学们提前知道实验原理，就可能造成先入为主的思维定势，使思维受到限制。

2、重视课后实验，熟悉基本实验器材的使用，争取最大限度地做到：一“材”多用。如利用测定金属丝的电阻率实验器材，能否测定极细金属管的内径；利用描绘小灯泡伏安特性曲线的实验器材，能否测定小灯泡的额定功率。演示实验、做一做等也在高考考查范围之内，同样也要注意挖掘。

3、平时多总结一些实验方法及题型，积累一定的经验，作为自己知识的储备，增强解决实验问题的能力和信心。如对电阻的测量有很多种方法：伏安法、替代法、半偏法、多用电表测电阻等；测定电源电动势和内电阻的方法有：伏安法、两阻(定值电阻)一表(电压表或电流表)法、一箱(电阻箱)一表(电压表或电流表)法等。

4、对于同一电路中出现的“双调节”或“双控制”元件，要注意操作步骤。如用半偏法测电流表内阻的实验步骤的考查，就曾在高考题中出现，因为此电路中存在两个变阻器、两个电键，必定有调节和操作上的先后顺序。还有研究自感现象中的通电自感实验时也涉及到了两个滑动变阻器先后调节的问题。

5、树立“转换”思想，开拓设计性实验的思路。要提高设计实验的能力，必须认真体会物理教材上的实验思想。其实物理教材蕴含大量的实验设计方法。善于联想对比，拓宽知识，如利用半偏法测定了电流表的内阻，那能不能利用半偏法测定电压表的内阻；根据电流表的校表电路，能不能设计电压表的校表电路。

6、掌握一些实验技巧：如电表是会“说话”的电阻：

①对一些特殊电阻的测量，如电流表或电压表内阻的测量，电路设计有其特殊性：一是要注意到其自身量程对电路的影响，二是要充分利用其“自报电流或自报电压”的功能。测电压表内阻时无需另并电压表，测电流表的内阻时无需另串电流表。

②当电表内阻已知时，电表功能可以互换。如当电流表内阻已知时，可以根据电流表读数乘以其内阻得到电流表两端的电压，此时电流表可当电压表使用；同理，当电压表内阻已知时，电压表可当电流表使用。利用这一特点，可以拓展伏安法测电阻的方法，如：伏伏法，安安法等。

7、多进实验室进行实际操作，熟悉各种实验器材的使用。理论与实践相结合，才能更好地提高实验能力。实验题中的实物连线，实验步骤排序、纠错、补漏、实验误差的排除、错误的纠正等。这些都是实际操作的全真模拟，如果学生没有动手做过这些实验就不可能答好这些问题。复习中，可开放学校的实验室，让学生重温实验的实际操作。但由于某些学校实验条件不足，不是实验器材缺乏，就是实验器材陈旧，使得测量误差很大，限制了学生实验能力的提高。另外，实验室器材种类少、规格少，也不能满足当今高考的要求。还有高考试题中所给实验器材的规格，实验室也不一定具备。故建议有条件的家庭或学校安装仿真物理实验室，利用仿真物理实验室来完成实际中完成不了的实验，也可通过反复改变某一元件的参数值，看其对整个电路的影响。这样对考生解决实验问题有着非常大的帮助。

总之，实验也并不单纯是实验这一模块的问题，学生物理实验能力的高低往往与学生物理知识、思想、方法的储备密切相关，要从根本上提高物理实验能力，必须全面提高物理水平。

电学实验器材和电路选择的总原则是安全、精确和方便。器材的选择与实验所用的电路密切相关，因此在选择器材前首先要根据实验目的和实验原理设计测量精确、安全可靠、操作方便的实验电路，再根据实验电路的需要选择器材。选择器材和电路时，为了使测量结果精确和保护仪器，应遵循以下原则：

□电表。通过估算确定电路中通过电流表的最大电流和电压表两端的最大电压，所选择的电表的量程应大于最大电流和最大电压，以确保电表的安全；通过估算确定电路中通过电流表的最小电流和电压表两端的最小电压，选择的电表的量程应使电表的指针摆动的幅度较大，一般应使指针能达到半偏以上，以减小读数的偶然误差，提高精确度；在满足上述两个条件以后，在不计电表内阻时应选用内阻较小的电流表和内阻较大的电压表，以减小系统误差。

□变阻器。所选用的变阻器的额定电流应大于电路中通过变阻器的最大电流，以确保变阻器的安全；为满足实验中电流变化的需要和调节的方便，在分压式接法中，应选用电阻较小而额定电流较大的变阻器，在限流式接法中，应选用电阻与待测电阻比较接近的变阻器。

□电源。一般可以根据待测电阻的额定电流或额定电压选择符合需要的直流电源。

□分压式和限流式电路。在选择变阻器分压式和限流式电路两种接法时应优先考虑限流式接法，为了能使实验正常进行和操作方便，当电路中的最小电流仍然超过电流表的量程或待测电阻的额定电流，或者待测电阻远远大于变阻器的最大值或者需要在待测电阻两端从零开始测量电压、电流时用分压式接法。

高中物理，高考的。关于机械能、动能定理、动量这块的物理实验题都有什么？给出实验名称。最好能给出过程

第十三章 光学

知识网络：

第一单元 光的传播 几何光学

一、光的直线传播

1、几个概念

①光源：能够发光的物体

②点光源：忽略发光体的大小和形状，保留它的发光性。（力学中的质点，理想化） ③光能：光是一种能量，光能可以和其他形式的能量相互转化（使被照物体温度升高，使底片感光、热水器电灯、蜡烛、太阳万物生长靠太阳、光电池）

④光线：用来表示光束的有向直线叫做光线，直线的方向表示光束的传播方向，光线实际上不存在，它是细光束的抽象说法。（类比：磁感线 电场线）

⑤实像和虚像

点光源发出的同心光束被反射镜反射或被透射镜折射后，若能会聚在一点，则该会聚点称为实像点；若被反射镜反射或被透射镜折射后光束仍是发散的，但这光束的反向延长线交于一点，则该点称为虚像点．实像点构成的集合称为实像，实像可以用光屏接收，也可以用肉眼直接观察；虚像不能用光屏接收，只能用肉眼观察．

2．光在同一种均匀介质中是沿直线传播的

注意前提条件：在同一种介质中，而且是均匀介质。否则，可能发生偏折。如光从空气斜射入水中（不是同一种介质）；“海市蜃楼”现象（介质不均

匀）。

点评：光的直线传播是一个近似的规律。当障碍物或孔的尺寸和波长可以比拟或者比波长小时，将发生明显的衍射现

象，光线将可能偏离原来的传播方向。

例1如图所示，在A 点有一个小球，紧靠小球的左方

有一个点光源S 。现将小球从A 点正对着竖直墙平抛出去，打

到竖直墙之前，小球在点光源照射下的影子在墙上的运动是

A. 匀速直线运动 B.自由落体运动

C. 变加速直线运动 D.匀减速直线运动

解：小球抛出后做平抛运动，时间t 后水平位移是vt ，竖直位移是h =12gt ，根据相似2

形知识可以由比例求得x =gl t ∝t ，因此影子在墙上的运动是匀速运动。 2v

例2某人身高1.8 m，沿一直线以2 m/s的速度前进，其正前方离地面5 m高处有一盏路灯，试求人的影子在水平地面上的移动速度。

解析：如图所示，设人在时间t 内由开始位置运动到G 位置，人头部的影子由D 点运动到C 点。

三角形ABC ∽FGC ，有CF FG = FA AB -FG

因为三角形ACD ∽AFE ，所以有 CF CD -EF = FA EF

由以上各式可以得到

即CD -EF FG = EF AB -FG S 影-2t

2t 1. 8= 解得S 影=3.125t 。 5-1. 8可见影的速度为3.125m/s 。

二、反射 平面镜成像

1、反射定律

光射到两种介质的界面上后返回原介质时，其传播规律遵循反射定律．反射定律的基本内容包含如下三个要点：

① 反射光线、法线、入射光线共面；

② 反射光线与入射光线分居法线两侧；

③ 反射角等于入射角，即 θ1=θ2

2．平面镜成像的特点——平面镜成的像是正立等大的虚像，

像与物关于镜面对称

3．光路图作法——根据成像的特点，在作光路图时，可以先画像，后补画光路图。

4．充分利用光路可逆——在平面镜的计算和作图中要充分利用光路可逆。（眼睛在某点A 通过平面镜所能看到的范围和在A 点放一个点光源，该点光源发出的光经平面镜反射后照亮的范围是完全相同的。）

5．利用边缘光线作图确定范围

例3 如图所示，画出人眼在S 处通过平面镜可看到障碍

物后地面的范围。 /解：先根据对称性作出人眼的像点S ，再根据光路可逆，设想S 处有一个点光源，它能通过平面镜照亮的范围就是人眼能通过平面镜看到的范围。图中画出了两条边缘光线。

例4如图所示，用作图法确定人在镜前通过平面

镜可看到AB 完整像的范围。

//解：先根据对称性作出AB 的像A B ，分别作出A 点、

B 点发出的光经平面镜反射后能射到的范围，再找到它们

的公共区域（交集）。就是能看到完整像的范围。

三、折射与全反射

1．折射定律 (荷兰 斯涅尔)

光射到两种介质的界面上后从第一种介质进入第二种

介质时，其传播规律遵循折射定律．折射定律的基本内容

包含如下三个要点： ① 折射光线、法线、入射光线共面；

② 折射光线与入射光线分居法线两侧；

③ 入射角的正弦与折射角的正弦之比等于常数，即

折射定律的各种表达形式：n =sin θ1=sin θ2sin θ1c λ1 (θ1为入、折射角中的较大者，===sin θ2v λ"sin C

C 为全反射时的临界角。)

④折射光路是可逆的。

⑤n ＞1

⑥介质确定，n 确定。（空气1.00028 水n ＝1.33 酒精n ＝1.6）（不以密度为标准） ⑦光密介质和光疏介质——（1）与密度不同(2)相对性 （3）n 大角小，n 小角大

2．全反射现象

（1）现象：光从光密介质进入到光速介质中时，随着入射角的增加，折射光线远离法线，强度越来越弱，但是反射光线在远离法线的同时强度越来越强，当折射角达到90度时，折射光线认为全部消失，只剩下反射光线——全反射。

（2）条件：①光从光密介质射向光疏介质；② 入射角达到临界角，即θ1≥C

（3）临界角: 折射角为900（发生全发射）时对应的入射角, sin C =1 n

例5 直角三棱镜的顶角α=15°， 棱镜材料的折射率n =1.5，一细束单色光如图所示垂

直于左侧面射入，试用作图法求出该入射光第一

次从棱镜中射出的光线。

解：由n =1.5知临界角大于30°小于45°，

边画边算可知该光线在射到A 、B 、C 、D 各点时

的入射角依次是75°、60°、45°、30°，因此在A 、B 、C 均发生全反射，到D 点入射角才第一次小于临界角，所以才第一次有光线从棱镜射出。

3．光导纤维，海市蜃楼和内窥镜

全反射的一个重要应用就是用于光导纤维（简称光纤）。光纤有内、外两层材料，其中内层是光密介质，外层是光疏介质。光在光纤中传播时，每次射到内、外两层材料的界面，都要求入射角大于临界角，从而发生全反射。这样使从一个端面入射的光，经过多次全反射能够没有损失地全部从另一个端面射出。

例6如图所示，一条长度为L =5.0m的光导纤维用折射率为n =2的材料制成。一细束激光由其左端的中心点以α= 45°的入射角射入光导纤维内，经过一系列全反射后从右端射出。求：⑴该激光在光导纤维中的速度v 是多大？⑵该

激光在光导纤维中传输所经历的时间是多少？

8解：⑴由n=c/v可得v =2.1×10m/s

⑵由n=sin α/sinr 可得光线从左端面射入后的折射

角为30°，射到侧面时的入射角为60°，大于临界角

45°，因此发生全反射，同理光线每次在侧面都将发生全反射，直到光线达到右端面。由三角关系可以求出光线在光纤中通过的总路程为s =2L /，因此该激光在光导纤维中传输所

-8经历的时间是t =s /v =2.7×10s 。

四、棱镜和玻璃砖对光路的作用

1．棱镜对光的偏折作用

一般所说的棱镜都是用光密介质制作的。入射光线经三棱镜两次折射

后，射出方向与入射方向相比，向底边偏折，虚像向顶角偏移。

例7 如图所示，一细束红光和一细束蓝光平行射到同一个三

棱镜上，经折射后交于光屏上的同一个点M ，若用n 1和n 2分别表示三棱镜对红光和蓝光的折射率，下列说法中正确的是

A. n 1n 2，a 红光，b 蓝光 D.n 1>n 2，a 蓝光，b 红光 解：由图可知，b 光线经过三棱镜后的偏折角较小，因此折射

率较小，是红光。

2．全反射棱镜

横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜。选择适

当的入射点，可以使入射光线经过全反射棱镜的作用在射出

o o 后偏转90（右图1）或180（右图2）。要特别注意两种用

法中光线在哪个表面发生全反射。

例8 如图所示，自行车的尾灯用了全反射棱镜的原理。它虽然本身不发光，但在夜间骑行时，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车。尾灯的原理如图所示，下面说法中正确的是 （ C ）

A. 汽车灯光应从左面射过来在尾灯的左表面发生全反射

B. 汽车灯光应从左面射过来在尾灯的右表面发生全反射

C. 汽车灯光应从右面射过来在尾灯的左

红 表面发生全反射

D. 汽车灯光应从右面射过来在尾灯的右

表面发生全反射

紫

3．光的折射和色散

一束白光经过三棱镜折射后形式色散，构成红橙黄绿

蓝靛紫的七条彩色光带，形成光谱。光谱的产生表明白光是由各种单色光组成的复色光，各种单色光的偏转角度不同。

4．玻璃砖——所谓玻璃砖一般指横截面为矩形的棱柱。当光线从上表面入射，从下表面射出时，其特点是：⑴射出光线和入射光线平行；⑵各种色光在第一次入射后就发生色散；⑶射出光线的侧移和折射率、入射角、玻璃砖的厚度有关；⑷可利用玻璃砖测定玻璃的折射率。

例9 透明材料做成一长方体形的光学器材，要求从上表面射入的光线可能从右侧面射出，那么所选的材料的折射率应满足B

A. 折射率必须大于 B.折射率必须小于2 C. 折射率可取大于1的任意值 D.无论折射率是多大都不可能 解：从图中可以看出，为使上表面射入的光线经两次折射后从右侧

面射出，θ1和θ2都必须小于临界角C ，即θ1

故C >45°，n =1/sinC

第二单元 光的本性 物理光学

知识网络： 微粒说（牛顿）

波动说（惠更斯）

电磁说（麦克斯韦）

光子说（爱因斯坦）

光的波粒二象说

物理光学 光的干涉 波动性 光的衍射

粒子性――光电效应

一、粒子说和波动说

1、 微粒说——（牛顿）认为个光是粒子流，从光源出发，在均匀介质中遵循力学规律做

匀速直线运动。

、反射（经典粒子打在界面上）

困难——干涉，衍射（波的特性），折射（粒子受到界面的吸引和排斥：折射角、

不能一视同仁），光线交叉

2、波动说——（荷兰）惠更斯、（法）菲涅尔，光在“以太”中以某种振动向外传播

成功——反射、折射、 干涉、衍射

困难——光电效应、康普顿效应、偏振

19世纪以前，微粒说一直占上风

（1） 人们习惯用经典的机械波的理论去理解光的本性。

（2） 牛顿的威望

（3） 波动理论本身不够完善 （以太、惠更斯无法科学的给出周期和波长的概念）

3

、光的电磁说——（英）麦克斯韦，光是一种电磁波

4、光电效应——证明光具有粒子性

二、光的双缝干涉——证明光是一种波

1

、 实验

1801年，（英）托马斯·杨

2（1） 接收屏上看到明暗相间的等宽等距条纹。中央亮条纹

（2） 波长越大，条纹越宽

（3）

如果用复色光（白），出现彩色条纹。中央复色（白）原因：相干光源在屏

上叠加（加强或减弱）

3、 小孔的作用：产生同频率的光

双孔的作用：产生相干光源（频率相同，步调一致，两小孔出来的光是完全相同的。）

4、 条纹的亮暗

L2—L 1=（2K+1）λ/ 2 弱

L2—L 1=2K*λ/ 2 =Kλ 强

5、 条纹间距∝波长

△X = λ L / d

9 10 6、 1 m = 10 nm 1 m = 10

例1 用绿光做双缝干涉实验，在光屏上呈现出绿、暗相间的条纹，相邻两条绿条纹间的距离为Δx 。下列说法中正确的有 （ C ）

A. 如果增大单缝到双缝间的距离，Δx 将增大

B. 如果增大双缝之间的距离，Δx 将增大

C. 如果增大双缝到光屏之间的距离，Δx 将增大

D. 如果减小双缝的每条缝的宽度，而不改变双缝间的距离，Δx 将增大

三、薄膜干涉——光是一种波

1、 实验酒精中撒钠盐，火焰发出单色的黄光

2、 现象

（1） 薄膜的反射光中看到了明暗相间的条

纹。条纹等宽

（2） 波长越大，条纹越宽

（3） 如果用复色光，出现彩色条纹

3、 原因——从前后表面反射回来的两列频率相同

的光波叠加，峰峰强、谷谷强、峰谷弱（ 阳光

下的肥皂泡、水面上的油膜、压紧的两块玻璃 ）

4、 科技技上的应用

（1）查平面的平整程度

单色光入射，a 的下表面与b 的上表面反射光叠加，出现明暗相间的条纹 ，如果被检查的平面是平的，那么空气厚度相同的各点就位于同一条直线上，干涉后得到的是直条纹，否则条纹弯曲。

（2）增透膜

膜的厚度为入射光在薄膜中波长的1/4倍时，从薄膜的两个面

反射的波相遇，峰谷叠加，反射减，抵消黄、绿光，镜头呈淡

紫色。

例2 运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照

射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损坏视力。有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛的伤害的眼镜。他选用的薄膜材料的折射率为n =1.5，所要消除的紫外线的频率为8.1×1014Hz ，那么它设计的这种“增反膜”的厚度至少是多少？

解：为了减少进入眼睛的紫外线，应该使入射光分别从该膜的前后两个表面反射形成的光叠加后加强，因此光程差应该是波长的整数倍，因此膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的

-7/-71/2。紫外线在真空中的波长是λ=c/ν=3.7×10m ，在膜中的波长是λ=λ/n =2.47×10m ，

-7因此膜的厚度至少是1.2×10m 。

四．光的衍射——光是一种波

1、实验

a 单缝衍射

b

小孔衍射

光绕过直线路径到障碍物的阴影里去的现象，称光的衍射，其条纹称衍射条纹

2、条纹的特点：条纹宽度不相同，正中央是亮条纹，最宽最亮，

若复色光（白），彩色条纹，中央复色（白）

3

、泊送亮斑——（法）菲涅尔理论 泊松数学推导

4、光的直线传播是近似规律

五．光的电磁说——麦克斯韦根据电磁波与光在真空中的传播速

度相同，提出光在本质上是一种电磁波，这就是光的电磁说，赫

兹用实验证明了光的电磁说的正确性。

1、电磁波谱：波长从大到小排列顺序为：无线电波、红外线（一切物体都放出红外线，1800年，英国 赫谢尔

）、可见光、紫外线（一切高温物体，如太阳、弧光灯发出的光都含有紫外线，1801年， 德国

里特）、X 射线（高速电子流照射到任何固体上都会产生x 射线，1895年，德国 伦琴，）、γ射线。各种电磁波中，除可见光以外，相邻两个波段间都有重叠。

各种电磁波的产生机理分别是：无线电波是振荡电路中自由电子的周期性运动产生的；红外线、可见光、紫外线是原子的外层电子受到激发后产生的；伦琴射线是原子的内层电子受到激发后产生的；γ射线是原子核受到激发后产生的。

3、实验证明：物体辐射出的电磁波中辐射最强的波长λm 和物体温度T 之间满足关系λ

。可见高温物体辐射出的电磁波频率较高。在宇宙学中，可以根据接收m T = b （b 为常数）

到的恒星发出的光的频率，分析其表面温度。

例4 为了转播火箭发射现场的实况，在发射场建立了发射台，用于发射广播电台和电视台两种信号。其中广播电台用的电磁波波长为550m ，电视台用的电磁波波长为0.566m 。为了不让发射场附近的小山挡住信号，需要在小山顶上建了一个转发站，用来转发_____信号，这是因为该信号的波长太______，不易发生明显衍射。

解：波长越长越容易明显衍射，波长越短衍射越不明显，表现出直线传播性。这时就需要在山顶建转发站。因此本题的转发站一定是转发电视信号的，因为其波长太短。

例5 伦琴射线管的结构，电源E 给灯丝K 加热，从而发射出热电子，热电子在K 、A 间的强电场作用下高速向对阴极A 飞去。电子流打到A 极

表面，激发出高频电磁波，这就是X 射线。正确的有

（ AC ） A. P 、Q 间应接高压直流电，且Q 接正极

B. P 、Q 间应接高压交流电 C. K 、A 间是高速电子流即阴极射线，从A 发出的是X

射线即一种高频电磁波

D. 从A 发出的X 射线的频率和P 、Q 间的交流电的频率相同

六．光电效应——在光的照射下物体发射电子的现象叫光电效应。（右图装置中，用弧光灯照射锌版，有电子从锌版表面飞出，使原来不带电的验电器

带正电。）光效应中发射出来的电子叫光电子。

（1）光电效应的规律。①各种金属都存在极限频率ν0，

只有ν≥ν0才能发生光电效应；②光电子的最大初动能与入

射光的强度无关，只随入光的频率增大而增大；③当入射光

的频率大于极限频率时，光电流的强度与入光的强度成正

-9比；④瞬时性（光电子的产生不超过10s ）。

（2）．光子说

①、普朗克量子理论～电磁波的发射和接收是不连续的，是一份一份的，每一份叫能

－量子或量子，每一份的能量是E ＝h γ，h ＝6.63×10 34 J ·s ，称为普朗克常量。

②爱因斯坦光子说～光的发射、传播、接收是不连续的，是一份一份的，每一份叫一个光子。其能量E ＝h γ。

解释：一对一，不积累，能量守恒，

③爱因斯坦光电效应方程 1mv 2=h γ-w E=hν h ν- W

（

E

k

是光电子的最大ν⑷：E k = 2

初动能；W 是逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功。）

（3）．光电管

K

例7 对爱因斯坦光电效应方程E K = h ν-W ，下面的理解正确的有 （C 。）

A. 只要是用同种频率的光照射同一种金属，那么从金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能E K

B. 式中的W 表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金属中正电荷引力所做的功

C. 逸出功W 和极限频率ν0之间应满足关系式W = hν0

D. 光电子的最大初动能和入射光的频率成正比

（4）．康普顿效应

在研究电子对X 射线的散射时发现：有些散射波的波长比入射波的波长略大。康普顿认为这是因为光子不仅有能量，也具有动量。实验结果证明这个设想是正确的。因此康普顿效应也证明了光具有粒子性。

七 康普顿效应

八、光的波粒二象性

1．光的波粒二象性

人们无法用其中一种观点把光的所有现象解释清楚，只能认为光具有波粒二象性，但不能把它看成宏观经典的波和粒子。减小窄缝的宽度，减弱光的强度，使光子一个一个的通过，到达接收屏的底片上。若暴光时间短，底片上是不规则的亮点，若暴光时间长，底片上是条纹

干涉、衍射和偏振以无可辩驳的事实表明光是一种波；光电效应和康普顿效应又用无可辩驳的事实表明光是一种粒子；因此现代物理学认为：光具有波粒二象性。

2．正确理解波粒二象性

波粒二象性中所说的波是一种概率波，对大量光子才有意义。波粒二象性中所说的粒子，是指其不连续性，是一份能量。

⑴个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性。 ⑵ν高的光子容易表现出粒子性；ν低的光子容易表现出波动性。

⑶光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时往往表现为粒子性。 ⑷由光子的能量E=hν，光子的动量p =h 表示式也可以看出，光的波动性和粒子性并λ

不矛盾：表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ。

由以上两式和波速公式c=λν还可以得出：E = p c。

例8 已知由激光器发出的一细束功率为P =0.15kW的激光束，竖直向上照射在一个

33固态铝球的下部，使其恰好能在空中悬浮。已知铝的密度为ρ=2.7×10kg/m，设激光束的

2光子全部被铝球吸收，求铝球的直径是多大？（计算中可取π=3，g =10m/s）

解：设每个激光光子的能量为E ，动量为p ，时间t 到铝球上的光子数为n ，激光束对铝球的作用力为F ，铝球的直径为d ，则有：P =n E , F =n p 光子能量和动量间关系是E t t

= p c，铝球的重力和F 平衡，因此F=ρg πd ，由以上各式解得d =0.33mm。

八、物质波（德布罗意波）

由光的波粒二象性的思想推广到微观粒子和任何运动着的物体上去，得出物质波（德布罗意波）的概念：任何一个运动着的物体都有一种波与它对应，该波的波长λ=h 。

p 3

例10 为了观察到纳米级的微小结构，需要用到分辨率比光学显微镜更高的电子显微镜。下列说法中正确的是

A

A. 电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光短，因此不容易发生明显衍射

B. 电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光长，因此不容易发生明显衍射

C. 电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光短，因此更容易发生明显衍射

D. 电子显微镜所利用电子物质波的波长可以比可见光长，因此更容易发生明显衍射 解：为了观察纳米级的微小结构，用光学显微镜是不可能的。因为可见光的波长数量级-7是10m ，远大于纳米，会发生明显的衍射现象，因此不能精确聚焦。如果用很高的电压使电子加速，使它具有很大的动量，其物质波的波长就会很短，衍射的影响就小多了。因此本题应选A 。

九．光的偏振

⑴光的偏振也证明了光是一种波，而且是横波。各种电磁波中电场E 的方向、磁场B 的方向和电磁波的传播方向之间，两两互相垂直。

⑵光波的感光作用和生理作用主要是由电场强度E 引起的，将E 的振动称为光振动。 ⑶自然光。太阳、电灯等普通光源直接发出的光，包含垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫自然光。

⑷偏振光。自然光通过偏振片后，在垂直于传播方向的平面上，只沿一个特定的方向振动，叫偏振光。自然光射到两种介质的界面上，如果光的入射方向合适，使反射和折射光之间的夹角恰好是90°，这时，反射光和折射光就都是偏振光，且它们的偏振方向互相垂直。我们通常看到的绝大多数光都是偏振光。

十、激光

（1）方向性好．激光束的光线平行度极好，从地面上发射的一束极细的激光束，到达月球表面时，也只发散成直径lm 多的光斑，因此激光在地面上传播时，可以看成是不发散的．

（2）单色性强．激光器发射的激光，都集中在一个极窄的频率范围内，由于光的颜色是由频率决定的，因此激光器是最理想的单色光源．

由于激光束的高度平行性及极强的单色性，因此激光是最好的相干光，用激光器作光源观察光的干涉和衍射现象，都能取得较好的效果．

（3）亮度高．所谓亮度，是指垂直于光线平面内单位面积上的发光功率，自然光源亮度最高的是太阳，而目前的高功率激光器，亮度可达太阳的1万倍．

例6 有关偏振和偏振光的下列说法中正确的有 BD

A. 只有电磁波才能发生偏振，机械波不能发生偏振

B. 只有横波能发生偏振，纵波不能发生偏振

C. 自然界不存在偏振光，自然光只有通过偏振片才能变为偏振光

D. 除了从光源直接发出的光以外，我们通常看到的绝大部分光都是偏振光

从2009高考考纲来看动量、动能定理依然为高考命题的热点之一。通过近几年高考试题分析，对动量定理和动能定理的运动考查频率非常高。按照考纲的要求，本专题内容可以分成两部分，即：动量、冲量、动量定理；动量守恒定律。其中重点是动量定理和动量守恒定律的应用。难点是对基本概念的理解和对动量守恒定律的应用。

解题方法归纳动量定理单独应用多以选择题为主，动量定理、动能定理综合应用主要在计算题中。解决这类问题，一是强调分清两定理的应用条件；二是要理清问题的物理情境；有针对的单独或综合应用往往会较顺利的解决问题。

知识网络

专题聚焦 一、冲量

1.定义：力和力的作用时间的乘积叫做力的冲量. 2.表达式：I=F·t. 说明：

①冲量是描述力对时间积累效应的物理量，所以说冲量是一个过程量.

②I=F·t中的力是指恒力，即恒力的冲量可用力和时间的乘积来计算，冲量大小与物体是否运动无关.

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③计算冲量时，要明确是哪个力在哪一段时间内的冲量.

3.冲量是矢量：冲量的方向与动量变化量的方向相同，恒力的冲量，其方向与力的方向一致.

4.冲量的单位：在国际单位制中是“牛顿·秒”，符号为“N·S”且1N·S=1kg·m/s动量的单位和冲量的单位实际上是相同的，但在独立计算时要用各自的单位.

二、动量

1.定义：运动物体的质量和速度的乘积叫做动量. 2.表达式：P=mv. 说明：

①动量和速度一样是描述物体运动状态的物理量，当物体运动状态一定时，物体的动量就有确定的数值.

②动量具有瞬时性，当物体变速运动时，应明确是哪一时刻或哪一位置的动量. ③动量具有相对性，由于速度与参考系的选择有关，一般以地球为参考系. 3.动量是矢量，动量的方向和速度方向相同. 说明：

①如果物体在一条直线上运动，在选定一个正方向后，当物体的运动方向和正方向相同时，可以用“+”号表示动量的方向，当物体运动方向和正方向相反时，可以用“-”号表示动量的方向.

②大小、方向完全相同的两个动量是相等的.

4.动量的单位：在国际单位制中是“千克·米/秒”符号为“kg·m/s”. 三、动量的变化

1.定义：物体的末动量与初动量之矢量差叫做物体动量的变化. 2.表达式：△P=m·△v. 说明：

①动量的变化等于未状态动量减初状态的动量，其方向与△v的方向相同. ②动量的变化也叫动量的增量或动量的改变量. 四、动量定理

1.动量定理内容：物体所受合外力的冲量等于它的动量的变化，这个结论叫做“动量定理”。还有哈等一下。