国中学生物理竞赛实验指导书思考题参考的答案光.docx
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国中学生物理竞赛实验指导书思考题参考的答案光
实验二十八测定玻璃的折射率
【思考题参考答案】
1.视深法和光路法测量时,玻璃砖两个界面的平行度对测量结果有什么影响?
为什么?
答:
玻璃砖两个界面的平行度对光路法测量结果没有影响。
这是因为如果两个界面不平行,可以看成三棱镜,出射线偏向厚度增加方向(相当于底部),只要用光路法找到入射线、出射线和两个界面,都能确定对应的入射角和折射角,从而按折射定律计算折射率。
对视深法测量结果是否影响,请自己根据测量原理思考。
2.视深法和光路法测量时,玻璃砖厚些还是薄些好?
为什么?
答:
厚些好。
在视深法中,玻璃砖越厚h越大,这样由于像的位置不准引起的相对误差越小。
在光路法中,玻璃砖越厚,由于ABCD位置定的不准,引起入射角和折射角的误差越小,折射率的相对测量误差越小。
3.光路法测量时,为什么入射角不能过大或过小?
答:
折射率决定于两个角度的正弦比,入射角太小时,角度误差引起正弦函数的误差变大,入射角和折射角测量误差对测量结果的误差影响变大。
入射角太大时,折射角也变大,折射能量太小,同时由于色散严重,出射光束径迹不清晰(或在利用大头针显示光路时,大头针虚像模糊)折射角不易定准。
4.光路法测量时,若所画直线ab和cd的间距大于玻璃砖的真实厚度,那么,折射率的测量值偏大还是偏小?
为什么?
答:
折射率的测量值偏小。
如果所画直线ab和cd的间距大于玻璃砖的真实厚度,如图所示。
实际折射线如图中虚线,而作图的折射线为图中实线,测量的折射角大于实际折射角,折射率
,测量折射率值偏小。
间距小于玻璃砖的真实厚度的问题,自己回答。
实验二十九测定薄透镜的焦距
【思考题参考答案】
1.作光学实验为何要调节共轴?
共轴调节的基本步骤是什么?
对多透镜系统如何处理?
答:
光学实验中经常要用一个或多个透镜成像。
由于透镜在傍轴光线(即近轴光线)下成像质量好,基本无像差,可以减小测量误差,必须使各个透镜的主光轴重合(即共轴)。
否则,会造成成像质量低,甚至光路不通。
共轴调节的基本步骤是:
(1)粗调。
将物、透镜、屏等元件靠近光源,调节它们的取向和高低、左右位置,使它们的中心处在一条和水平导轨平行的直线上,且这些元件的面要与导轨垂直;
(2)细调。
借助于其它仪器和成像规律,按一定顺序,仔细调节每个元件的中心位置和中心面,最大限度做到共轴。
例如利用位移法成像的规律进行共轴调节,保持物不动,成小像时调光屏,使光屏中心与小像中心重合;成大像时调透镜,使大像中心与光屏中心重合。
如此反复几次即可调节共轴。
对多透镜系统,先调节单个透镜的共轴,再逐次放入其它透镜,每放入一个透镜调节成像和它的高低左右,使同一物点在屏上的像点位置不变。
2.位移法测透镜焦距,为何物屏间距离要大于四倍焦距?
此法有何优点?
物屏距离为何不可取的太大?
答:
物屏间距离要大于四倍焦距是两次成实像的条件。
如果物屏间距离小于四倍焦距,当移动凸透镜时不能两次成实像,无法用位移法测量焦距。
位移法的优点是:
通过测量两次成像时凸透镜的位移测量焦距,克服了透镜光心与滑块刻痕不一致引起的系统误差。
另外位移法测量时,像的清晰容易判断。
一旦屏上出现清晰的像,当透镜的位置稍有变化时,它总是同时影响到物距和像距,并且是一个变小,另一个变大,像的清晰程度变化明显.
在位移法测量焦距时,如果物屏距离太大,势必造成大像太大,小像太小,这样大像模糊不清,很难准确判断成大像时凸透镜的准确位置,使测量误差变大。
3.怎样用视差法确定实像位置?
答:
用“针尖”取代像屏,置于实像附近。
观察者眼睛左右、上下移动,观察针尖与实像之间的视差,若像的移动方向与眼睛移动方向相同,说明像在针尖与透镜之间,将针尖推向透镜;反之,则将针尖推向观察者。
直至眼睛移动时,像和针尖不错位,即无视差,这时针尖的位置就是实像的位置。
4.能否用眼睛直接观察实像?
为什么人们喜欢用毛玻璃(或白屏)看实像?
答:
当然能,但是,只能迎着光在一狭窄范围内(主轴附近)看到实像。
用毛玻璃(或白屏)看实像,由于漫反射,可以从更大范围内看到实像。
5.物像距法测凹透镜焦距二次成像的前提条件是什么?
*答:
放入凹透镜后组合透镜应为正透镜,组合透镜焦距为
,则当
时就能成实像。
(1)
,
;
(2)
。
6.自准直法测凸透镜焦距,当物距远小于焦距时,也会在物屏上生成一倒立、等大的实像,且取走平面镜后,此像依然存在,请予以解释。
答:
假设凸透镜是一个薄的双凸面透镜,这个像是由于物体发出的光经第一个凸面折射进入玻璃内,第二个面反射,再经第一个面折射形成的。
[补充思考题]自准直法测凸透镜焦距,当像在物与透镜之间时,怎么调节?
答:
将物体缓慢推向透镜,或将透镜缓慢推向物体,直至像和物出现在同一位置。
【实验拓展】设计自准直法测量凹透镜焦距的实验方案,画原理性光路,说明测量原理,写出操作步骤。
提示:
考虑凸透镜辅助。
参考光路如图。
答:
凸透镜L1将物物体发出的光成像于像屏P记下位置,将待测凹透镜L2置于Ll与像屏P之间,当移动L2并使其光心到屏P之间距等于凹透镜L2的焦距时,光线经L2后将成为平行光束,这时,若在L2与P之间放一平面镜M,这束平行光被M反射,将在物平面上成一与物体等大倒立的实像。
因此,只要测量L2与P之间的距离,即可求得凹透镜L2的焦距。
实验三十一光的干涉现象
【思考题参考答案】
1.如果狭缝和双棱镜的棱脊不平行,是否能观察到干涉条纹?
为什么?
答:
不能。
可以证明对于点光源,双棱镜的两个虚光源是一对相干点光源,得到的干涉条纹是明暗相间的条纹。
对于缝光源,如果缝光源与棱脊平行,两个虚光源是两个对称的缝光源,把缝光源看成一系列相互独立的点光源,观察屏上一点的光强是各个点光源产生的强度之和,由于每对点光源的干涉条纹重合,干涉条纹亮度增大。
如果狭缝和双棱镜的棱脊不平行,每对点光源的干涉条纹不重合,导致干涉条纹的可见度下降,甚至消失。
2.干涉条纹的间距与哪些因素有关?
当狭缝S与双棱镜B之间的距离加大时,条纹间距是变大还是变小?
答:
条纹间距与狭缝到观察屏的距离D、虚光源间距l和波长有关。
当狭缝S与双棱镜B之间的距离R加大时,虚光源间距l增大,由于条纹间距与l成反比,所以条纹间距变小。
3.如果在双棱镜前面用一小孔代替狭缝,得到的干涉条纹是什么形状?
为什么本实验中用狭缝而不用小孔?
答:
如果在双棱镜前面用一小孔代替狭缝,得到的干涉条纹是明暗相间的条纹。
由于小孔透射的光强很小,干涉条纹明纹亮度很低,位置不易测准,所以实际实验中用狭缝,狭缝光源可以无穷多点光源,如果狭缝和棱镜平行,这些电源的干涉条纹重合,干涉条纹明亮。
4.用白炽灯代替钠光灯作光源时,干涉条纹有何特点?
答:
只有单色光才相干,白炽灯作光源时,不同的单色光的干涉条纹错开,形成彩色干涉条纹,从中间往外看条纹颜色是紫色在里面,红色在外面。
5.用双棱镜测量波长时怎样减小误差?
答:
双棱镜测量波长的误差主要是狭缝到观察屏的距离D、虚光源间距l测量不准和测微目镜读数错误。
为减小误差,测量D时,要注意狭缝与狭缝的滑块中心不在一个位置,干涉条纹在目镜的分划板上,而目镜的分划板与滑块中心不在一个位置,需要估计出它们之间的距离。
测量l时,由于是0.1mm级的数字,又不能用测长仪器直接测量,为减小误差用成像的位移法(二次成像)测量,要注意大小像不要差别过大。
测量条纹位置时超一个方向进行测量,细心读测微目镜。
实验三十三调节分光计并用掠入射法测定折射率
【思考题参考答案】
1.平面镜转动时,目镜中“十”字像的运动轨迹与MN线不平行,原因何在?
如何解决?
答:
这有可能是MN线不水平。
转动望远镜目镜使MN线水平即可。
2.三棱镜调好后,为何不能拿下再放上?
答:
这样容易破坏三棱镜的主截面与分光计的转轴垂直,导致顶角A的测量不准确。
原因是,棱镜顶角是棱镜主截面上三角形的一个角,如果棱镜主截面与仪器主轴不垂直,也就与待测光路平面(望远镜和平行光管光轴或入射光所在平面)不一致。
3.如何判断物和像(例如“十”字和它的反射像)是否在同一平面内?
若亮“十”字反射像位于“
”准线之前,距观察者更远,应怎样调节分划板?
答:
利用视差判断。
松开望远镜套筒锁定螺钉,前后移动望远镜套筒,直到亮“十”字反射像最清晰,并与“
”准线无视差。
若亮“十”字反射像位于“
”准线之前,应将套筒前移。
4.平面镜旋转180前后的两个亮“十”字反射像分别位于MN线下方a和5a处,试问:
(1)平面镜是否平行于转轴?
(2)望远镜是否垂直于转轴?
(3)设计一种方法,使望远镜光轴与仪器转轴垂直的调节最迅速。
答:
(1)平面镜与转轴不平行;
(2)望远镜与转轴不垂直;(3)先就后一情况,调节望远镜倾角,使5a处的亮“十”字反射像到MN的下方大约a的位置。
再将平面镜转动180,按减半逐步逼近法调节。
当按减半逐步逼近法调节反复几次后,直到平面镜旋转180前后,亮“十”字反射像始终落到MN线上。
[补充]
(1)借助平面镜调节望远镜光轴使之垂直于分光计主轴时,为什么要旋转180度使平面镜两面的法线先后都与望远镜的光轴平行?
只调节一面行吗?
答:
调节两面是为了防止出现虽然望远镜光轴垂直于分光计主轴,但他们都没有达到水平,而是同时倾斜,只是处于倾斜角度相同的状态的情况。
所以只调节一面不行。
(2)调节望远镜光轴与分光计的中心轴相垂直时,如果只对一个光学面观察到反射的十字像,如何调节?
答:
当望远镜光轴和载物台都倾斜,但望远镜的光轴垂直或大致垂直于光学平行平板的镜面时,从望远镜中可观察到反射的十字像。
将光学平行平板随载物台转过180度后,望远镜的光轴与光学平行平板的镜面不再有垂直或大致垂直的关系,反射的十字像则可能无法进入望远镜。
因此,只能观察到一个光学面反射的十字像。
根据望远镜光轴和载物台的倾斜方向,可分析判断反射的未进入望远镜的十字像,是在望远镜筒外的上方还是下方。
由此,可决定进一步的调节方向,或者重新进行粗调。
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一、考试中途应饮葡萄糖水
大脑是记忆的场所,脑中有数亿个神经细胞在不停地进行着繁重的活动,大脑细胞活动需要大量能量。
科学研究证实,虽然大脑的重量只占人体重量的2%-3%,但大脑消耗的能量却占食物所产生的总能量的20%,它的能量来源靠葡萄糖氧化过程产生。
据医学文献记载,一个健康的青少年学生30分钟用脑,血糖浓度在120毫克/100毫升,大脑反应快,记忆力强;90分钟用脑,血糖浓度降至80毫克/100毫升,大脑功能尚正常;连续120分钟用脑,血糖浓度降至60毫克/100毫升,大脑反应迟钝,思维能力较差。
我们中考、高考每一科考试时间都在2小时或2小时以上且用脑强度大,这样可引起低血糖并造成大脑疲劳,从而影响大脑的正常发挥,对考试成绩产生重大影响。
因此建议考生,在用脑60分钟时,开始补饮25%浓度的葡萄糖水100毫升左右,为一个高效果的考试加油。
二、考场记忆“短路”怎么办呢?
对于考生来说,掌握有效的应试技巧比再做题突击更为有效。
1.草稿纸也要逐题顺序写草稿要整洁,草稿纸使用要便于检查。
不要在一大张纸上乱写乱画,东写一些,西写一些。
打草稿也要像解题一样,一题一题顺着序号往下写。
最好在草稿纸题号前注上符号,以确定检查侧重点。
为了便于做完试卷后的复查,草稿纸一般可以折成4-8块的小方格,标注题号以便核查,保留清晰的分析和计算过程。
2.答题要按先易后难顺序不要考虑考试难度与结果,可以先用5分钟熟悉试卷,合理安排考试进度,先易后难,先熟后生,排除干扰。
考试中很可能遇到一些没有见过或复习过的难题,不要蒙了。
一般中考试卷的题型难度分布基本上是从易到难排列的,或者交替排列。
3.遇到容易试题不能浮躁遇到容易题,审题要细致。
圈点关键字词,边审题边画草图,明确解题思路。
有些考生一旦遇到容易的题目,便觉得心应手、兴奋异常,往往情绪激动,甚至得意忘形。
要避免急于求成、粗枝大叶,防止受熟题答案与解题过程的定式思维影响,避免漏题,错题,丢掉不该丢的分。
4.答题不要犹豫不决选择题做出选择时要慎重,要关注题干中的否定用词,对比筛选四个选项的差异和联系,特别注意保留计算型选择题的解答过程。
当试题出现几种疑惑不决的答案时,考生一定要有主见,有自信心,即使不能确定答案,也不能长时间犹豫,浪费时间,最终也应把认为正确程度最高的答案写到试卷上,不要在答案处留白或开天窗。
5.试卷检查要细心有序应答要准确。
一般答题时,语言表达要尽量简明扼要,填涂答题纸绝不能错位。
答完试题,如果时间允许,一般都要进行试卷答题的复查。
复查要谨慎,可以利用逆向思维,反向推理论证,联系生活实际,评估结果的合理性,选择特殊取值,多次归纳总结。
另外,对不同题型可采用不同的检查方法。
选择题可采用例证法,举出一两例来能分别证明其他选项不对便可安心。
对填空题,则一要检查审题;二要检查思路是否完整;三要检查数据代入是否正确;四要检查计算过程;五要看答案是否合题意;六要检查步骤是否齐全,符号是否规范。
还要复查一些客观题的答案有无遗漏,答案错位填涂,并复核你心存疑虑的项目。
若没有充分的理由,一般不要改变你依据第一感觉做出的选择。
6、万一记忆短路可慢呼吸考试中,有些考生因为怯场,导致无法集中精神,甚至大脑忽然一片空白,发生记忆堵塞。
此时不要紧张,不妨尝试如下方式:
首先是稳定心态,保持镇静,并注意调节自己的呼吸率。
先慢吸气,当对自己说放松时缓慢呼气,再考虑你正在努力回忆的问题,如果你仍不能回想起来,就暂时搁下这道题,开始选做其他会的试题,过段时间再回过头来做这道题。
第二,积极联想。
你不妨回忆老师在讲课时的情景或自己的复习笔记,并努力回忆与发生记忆堵塞问题有关的论据和概念,把回忆起的内容迅速记下来,然后,看能否从中挑出一些有用的材料或线索。
第三,进行一分钟自我暗示。
即根据自己的实际,选择能激励自己,使自己能心情平静和增强信心的话,在心中默念3至5遍。
比如:
我已平静下来,我能够考好、我有信心,一定能考出理想的成绩等等。
第四,分析内容,查找相关要点。
借助试卷上其它试题,也许会给考生提供某些线索。
因此不要轻易放弃,查看试题中的相关要点,看看是否能给考生提供线索或启发。