Question

（2012?薊縣模擬）圖1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AB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AB范圍A處的外側，會看到

溫度計的示數升高

；B處應該是

紫

光．
（2）從實驗看出，光線經過三棱鏡后是向它的

底邊

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

會聚

作用和凹透鏡對光的

發散

作用．
（3）如圖1下圖所示，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b點的光線是

紅

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．

實驗次數	物重G/N	使用定滑輪時測力計的示數F1/N	使用動滑輪時測力計的示數F2/N
1	1.00	0.60	0.65
2	1.50	1.10	0.90
3	2.00	1.60	1.15

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

分析：（1）太陽光經過三棱鏡被分解為：紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫等七種顏色的色光，稱為光的色散；紅色光之外稱為紅外線，紅外線的熱效應很強，太陽光向地球輻射熱，主要依靠紅外線；
（2）光的色散實際是由于光從空氣斜射入玻璃時發生一次折射，再由玻璃斜射入空氣時又發生一次折射造成的，根據折射規律，可知，最后的光線是向三棱鏡的底邊偏折．
（3）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．
（4）根據表格記錄的數據的分析可知3次定滑輪拉力的測量存在問題．根據圖乙對彈簧測力計進行受力分析可以找到問題所在．
滑輪組中如果忽略滑輪自重和摩擦力的大小，使用動滑輪能省一半的力，如果考慮動滑輪自重，則F=

1

2

（G_動+G_物）．
使用定滑輪時，改進彈簧測力計的使用法；使用動滑輪時，要考慮到動滑輪的重力．

解答：解：（1）太陽光經三棱鏡后發生色散，圖中位置從A到B依次呈現紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫等七種顏色的色光；紅外線具有熱效應，它位于紅色光的外面，所以溫度計放應放在A處的外側示數會上升；故B處為紫光．
（2）根據光的折射規律，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）因為紅光的折射率最小，因此圖中b點的光線是紅光．
（4）對圖乙：
①分析：對彈簧測力計進行受力分析：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，因此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，根據二力平衡條件可知實驗會造成 F₁的測量會小于物重．
②改進：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．
（2）對丙圖：
①分析：“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．由表中數據可知，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．
②改進：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．
故答案為：（1）溫度計的示數升高；紫；
（2）底邊；會聚；發散；
（3）紅；
（4）①由表中數據可看出，使用定滑輪時（乙圖）F₁≠G，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） F₂≠

G

2

，是由于沒有考慮動滑輪受到的重力．
②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）．

點評：本題考查了學生對實驗測量數據的分析能力，屬實驗評估類題目范疇．有許多物理中的結論是建立在理想模型條件下得出的，在實際的應用中會出現與結論不一致的情況，是受到了客觀條件的影響，而不能說結論有錯誤．