Question

【題目】如圖是英國物理學家牛頓曾經做過的光的色散實驗．實驗中將一束太陽光投射到玻璃三棱鏡上，在棱鏡后側光屏上的范圍內可以觀察到不同顏色的光，則：

（1）實驗中，將溫度計放到范圍處的外側，會看到________；處應該是________光．

（2）從實驗看出，光線經過三棱鏡后是向它的________偏折（填“頂角”或“底邊”）．這一規律可以用來類比說明凸透鏡對光的________作用和凹透鏡對光的________作用．

（3）如圖下圖1所示，如果分別用紅光和藍光以平行于主軸的方向照射凸透鏡，之后它們的光路會略有差異，圖中通過點的光線是________光（填“紅”或“藍”）．

（4）物理實驗要遵循實事求是的原則．小雯同學在“研究定滑輪和動滑輪特點”的實驗中，完成了如圖2所示的實驗并記錄了數據．

通過分析數據，她覺得與書中的結論有較大偏差．你一定也做過這樣的實驗，回想你的實驗經歷，回答下列問題：

①該實驗中出現這樣結果的主要原因是什么_____？

②請你對小雯的實驗方法提出合理的改進意見_____．

Answer 1

【答案】溫度計的示數升高 紫 底邊 會聚 發散 紅 由表中數據可看出，使用定滑輪時（乙圖），這是由于沒有考慮到彈簧測力計外殼受到的重力；使用動滑輪時（丙圖），是由于沒有考慮動滑輪受到的重力． 使用定滑輪時（乙圖），將彈簧測力計倒過來使用（或水平拉動彈簧測力計；或實驗前先測出彈簧測力計自身的重力）；使用動滑輪時（丙圖），要先測出鉤碼和動滑輪的總重，然后比較拉力與總重的關系（或采用輕質滑輪或增加鉤碼重）．

【解析】

（1）太陽光經三棱鏡后發生色散，圖中從A到B依次呈現紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫等七種顏色的色光，紅色光之外稱為紅外線，由于紅外線的熱效應很強，所以，若溫度計放應放在A處的外側，則示數會上升，而B處應為紫光；

（2）由光的折射規律知道，光透過三棱鏡時，發生兩次折射，最終的折射光線是向三棱鏡的底邊偏折的，這一規律可以用來類比說明凸透鏡對光的匯聚作用和凹透鏡對光的發射作用；

（3）由圖1下圖所示知道，從太陽光經過三棱鏡被分解后發現，不同光的折射率不同，紅光的折射率最小，紫光的折射率最大，所以，圖中b點的光線是紅光；

（4）圖乙中彈簧測力受到向上繩子的拉力（大小等于鉤碼重），向下受到重力和手向下的拉力，圖中手拉測力計掛鉤，即測力計測量的是手向下的拉力而不是繩子自由端的拉力，所以在勻速拉動時，由二力平衡條件知道，實驗時會造成 F1 的測量值小于物重；

改進意見是：彈簧測力計的掛鉤應該掛在繩子自由端，其讀數才是用定滑輪提升物體時繩子自由端的拉力值。

“使用動滑輪能省一半力”是在不考慮動滑輪和摩擦的理想情況下才成立的，在丙圖實際實驗中，動滑輪的物重和摩擦是客觀存在的，由表中數據知道，隨著物重的增加，測力計的示數變大，但比物重的一半要大，這與“使用動滑輪能省一半的力”的結論偏差較大，其主要原因是沒有考慮滑輪的自重。

改進意見是：可以先測出鉤碼和動滑輪的總重，然后比較拉力與總重的關系或采用輕質滑輪。