Question

图1是英国物理学家牛顿曾经做过的光的色散实验．实验中将一束太阳光投射到玻璃三棱镜上，在棱镜后侧光屏上的AB范围内可以观察到不同颜色的光，则：
（1）实验中，将温度计放到AB范围A处的外侧，会看到______；B处应该是______光．
（2）从实验看出，光线经过三棱镜后是向它的______偏折（填“顶角”或“底边”）．这一规律可以用来类比说明凸透镜对光的______作用和凹透镜对光的______作用．
（3）如图1下图所示，如果分别用红光和蓝光以平行于主轴的方向照射凸透镜，之后它们的光路会略有差异，图中通过b点的光线是______光（填“红”或“蓝”）．
（4）物理实验要遵循实事求是的原则．小雯同学在“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验中，完成了如图2所示的实验并记录了数据．

实验次数	物重G/N	使用定滑轮时测力计的示数F1/N	使用动滑轮时测力计的示数F2/N
1	1.00	0.60	0.65
2	1.50	1.10	0.90
3	2.00	1.60	1.15

通过分析数据，她觉得与书中的结论有较大偏差．你一定也做过这样的实验，回想你的实验经历，回答下列问题：
①该实验中出现这样结果的主要原因是什么？
②请你对小雯的实验方法提出合理的改进意见．

Answer 1

解：（1）太阳光经三棱镜后发生色散，图中位置从A到B依次呈现红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等七种颜色的色光；红外线具有热效应，它位于红色光的外面，所以温度计放应放在A处的外侧示数会上升；故B处为紫光．
（2）根据光的折射规律，光透过三棱镜时，发生两次折射，最终的折射光线是向三棱镜的底边偏折的．这一规律可以用来类比说明凸透镜对光的汇聚作用和凹透镜对光的发射作用．
（3）因为红光的折射率最小，因此图中b点的光线是红光．
（4）对图乙：
①分析：对弹簧测力计进行受力分析：受到向上绳子的拉力（大小等于钩码重），向下受到重力和手向下的拉力．图中手拉测力计挂钩，因此测力计测量的是手向下的拉力而不是绳子自由端的拉力．所以在匀速拉动时，根据二力平衡条件可知实验会造成 F₁的测量会小于物重．
②改进：弹簧测力计的挂钩应该挂在绳子自由端，其读数才是用定滑轮提升物体时绳子自由端的拉力值．
（2）对丙图：
①分析：“使用动滑轮能省一半力”是在不考虑动滑轮和摩擦的理想情况下才成立的，在实际实验中，动滑轮的物重和摩擦是客观存在的．由表中数据可知，随着物重的增加，测力计的示数变大，但比物重的一半要大，这与“使用动滑轮能省一半的力”的结论偏差较大．其主要原因是没有考虑滑轮的自重．
②改进：可以先测出钩码和动滑轮的总重，然后比较拉力与总重的关系或采用轻质滑轮．
故答案为：（1）温度计的示数升高；紫；
（2）底边；会聚；发散；
（3）红；
（4）①由表中数据可看出，使用定滑轮时（乙图）F₁≠G，这是由于没有考虑到弹簧测力计外壳受到的重力；使用动滑轮时（丙图） F₂≠，是由于没有考虑动滑轮受到的重力．
②使用定滑轮时（乙图），将弹簧测力计倒过来使用（或水平拉动弹簧测力计；或实验前先测出弹簧测力计自身的重力）；使用动滑轮时（丙图），要先测出钩码和动滑轮的总重，然后比较拉力与总重的关系（或采用轻质滑轮或增加钩码重）．
分析：（1）太阳光经过三棱镜被分解为：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等七种颜色的色光，称为光的色散；红色光之外称为红外线，红外线的热效应很强，太阳光向地球辐射热，主要依靠红外线；
（2）光的色散实际是由于光从空气斜射入玻璃时发生一次折射，再由玻璃斜射入空气时又发生一次折射造成的，根据折射规律，可知，最后的光线是向三棱镜的底边偏折．
（3）从太阳光经过三棱镜被分解后发现，不同光的折射率不同，红光的折射率最小，紫光的折射率最大．
（4）根据表格记录的数据的分析可知3次定滑轮拉力的测量存在问题．根据图乙对弹簧测力计进行受力分析可以找到问题所在．
滑轮组中如果忽略滑轮自重和摩擦力的大小，使用动滑轮能省一半的力，如果考虑动滑轮自重，则F=（G_动+G_物）．
使用定滑轮时，改进弹簧测力计的使用法；使用动滑轮时，要考虑到动滑轮的重力．
点评：本题考查了学生对实验测量数据的分析能力，属实验评估类题目范畴．有许多物理中的结论是建立在理想模型条件下得出的，在实际的应用中会出现与结论不一致的情况，是受到了客观条件的影响，而不能说结论有错误．