Question

圖1是英國物理學(xué)家牛頓曾經(jīng)做過的光的色散實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)中將一束太陽光投射到玻璃三棱鏡上，在棱鏡后側(cè)光屏上的AB范圍內(nèi)可以觀察到不同顏色的光，則：
（1）實(shí)驗(yàn)中，將溫度計(jì)放到AB范圍A處的外側(cè)，會(huì)看到______；B處應(yīng)該是______光．
（2）從實(shí)驗(yàn)看出，光線經(jīng)過三棱鏡后是向它的______偏折（填“頂角”或“底邊”）．這一規(guī)律可以用來類比說明凸透鏡對(duì)光的______作用和凹透鏡對(duì)光的______作用．
（3）如圖1下圖所示，如果分別用紅光和藍(lán)光以平行于主軸的方向照射凸透鏡，之后它們的光路會(huì)略有差異，圖中通過b點(diǎn)的光線是______光（填“紅”或“藍(lán)”）．
（4）物理實(shí)驗(yàn)要遵循實(shí)事求是的原則．小雯同學(xué)在“研究定滑輪和動(dòng)滑輪特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)中，完成了如圖2所示的實(shí)驗(yàn)并記錄了數(shù)據(jù)．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	物重G/N	使用定滑輪時(shí)測(cè)力計(jì)的示數(shù)F1/N	使用動(dòng)滑輪時(shí)測(cè)力計(jì)的示數(shù)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(shù)據(jù)，她覺得與書中的結(jié)論有較大偏差．你一定也做過這樣的實(shí)驗(yàn)，回想你的實(shí)驗(yàn)經(jīng)歷，回答下列問題：
①該實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)這樣結(jié)果的主要原因是什么？
②請(qǐng)你對(duì)小雯的實(shí)驗(yàn)方法提出合理的改進(jìn)意見．

Answer 1

解：（1）太陽光經(jīng)三棱鏡后發(fā)生色散，圖中位置從A到B依次呈現(xiàn)紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫等七種顏色的色光；紅外線具有熱效應(yīng)，它位于紅色光的外面，所以溫度計(jì)放應(yīng)放在A處的外側(cè)示數(shù)會(huì)上升；故B處為紫光．
（2）根據(jù)光的折射規(guī)律，光透過三棱鏡時(shí)，發(fā)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(guī)律可以用來類比說明凸透鏡對(duì)光的匯聚作用和凹透鏡對(duì)光的發(fā)射作用．
（3）因?yàn)榧t光的折射率最小，因此圖中b點(diǎn)的光線是紅光．
（4）對(duì)圖乙：
①分析：對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)進(jìn)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(cè)力計(jì)掛鉤，因此測(cè)力計(jì)測(cè)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(dòng)時(shí)，根據(jù)二力平衡條件可知實(shí)驗(yàn)會(huì)造成 F₁的測(cè)量會(huì)小于物重．
②改進(jìn)：彈簧測(cè)力計(jì)的掛鉤應(yīng)該掛在繩子自由端，其讀數(shù)才是用定滑輪提升物體時(shí)繩子自由端的拉力值．
（2）對(duì)丙圖：
①分析：“使用動(dòng)滑輪能省一半力”是在不考慮動(dòng)滑輪和摩擦的理想情況下才成立的，在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，動(dòng)滑輪的物重和摩擦是客觀存在的．由表中數(shù)據(jù)可知，隨著物重的增加，測(cè)力計(jì)的示數(shù)變大，但比物重的一半要大，這與“使用動(dòng)滑輪能省一半的力”的結(jié)論偏差較大．其主要原因是沒有考慮滑輪的自重．
②改進(jìn)：可以先測(cè)出鉤碼和動(dòng)滑輪的總重，然后比較拉力與總重的關(guān)系或采用輕質(zhì)滑輪．
故答案為：（1）溫度計(jì)的示數(shù)升高；紫；
（2）底邊；會(huì)聚；發(fā)散；
（3）紅；
（4）①由表中數(shù)據(jù)可看出，使用定滑輪時(shí)（乙圖）F₁≠G，這是由于沒有考慮到彈簧測(cè)力計(jì)外殼受到的重力；使用動(dòng)滑輪時(shí)（丙圖） F₂≠，是由于沒有考慮動(dòng)滑輪受到的重力．
②使用定滑輪時(shí)（乙圖），將彈簧測(cè)力計(jì)倒過來使用（或水平拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)；或?qū)嶒?yàn)前先測(cè)出彈簧測(cè)力計(jì)自身的重力）；使用動(dòng)滑輪時(shí)（丙圖），要先測(cè)出鉤碼和動(dòng)滑輪的總重，然后比較拉力與總重的關(guān)系（或采用輕質(zhì)滑輪或增加鉤碼重）．
分析：（1）太陽光經(jīng)過三棱鏡被分解為：紅、橙、黃、綠、藍(lán)、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(yīng)很強(qiáng)，太陽光向地球輻射熱，主要依靠紅外線；
（2）光的色散實(shí)際是由于光從空氣斜射入玻璃時(shí)發(fā)生一次折射，再由玻璃斜射入空氣時(shí)又發(fā)生一次折射造成的，根據(jù)折射規(guī)律，可知，最后的光線是向三棱鏡的底邊偏折．
（3）從太陽光經(jīng)過三棱鏡被分解后發(fā)現(xiàn)，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(jù)表格記錄的數(shù)據(jù)的分析可知3次定滑輪拉力的測(cè)量存在問題．根據(jù)圖乙對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)進(jìn)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(dòng)滑輪能省一半的力，如果考慮動(dòng)滑輪自重，則F=（G_動(dòng)+G_物）．
使用定滑輪時(shí)，改進(jìn)彈簧測(cè)力計(jì)的使用法；使用動(dòng)滑輪時(shí)，要考慮到動(dòng)滑輪的重力．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的分析能力，屬實(shí)驗(yàn)評(píng)估類題目范疇．有許多物理中的結(jié)論是建立在理想模型條件下得出的，在實(shí)際的應(yīng)用中會(huì)出現(xiàn)與結(jié)論不一致的情況，是受到了客觀條件的影響，而不能說結(jié)論有錯(cuò)誤．