Question

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______；B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(guī)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______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

解：（1）太陽光經三棱鏡后發(fā)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(guī)律，光透過三棱鏡時，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光的匯聚作用和凹透鏡對光的發(fā)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(fā)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≠，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）．
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(fā)生一次折射，再由玻璃斜射入空氣時又發(fā)生一次折射造成的，根據折射規(guī)律，可知，最后的光線是向三棱鏡的底邊偏折．
（3）從太陽光經過三棱鏡被分解后發(fā)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=（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．
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．