（浙江選考）2021版新高考物理一輪復(fù)習(xí) 16 實(shí)驗(yàn)微講座4 2 實(shí)驗(yàn)十二 測(cè)定玻璃的折射率教學(xué)案

《（浙江選考）2021版新高考物理一輪復(fù)習(xí) 16 實(shí)驗(yàn)微講座4 2 實(shí)驗(yàn)十二 測(cè)定玻璃的折射率教學(xué)案》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《（浙江選考）2021版新高考物理一輪復(fù)習(xí) 16 實(shí)驗(yàn)微講座4 2 實(shí)驗(yàn)十二 測(cè)定玻璃的折射率教學(xué)案（7頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、實(shí)驗(yàn)十二　測(cè)定玻璃的折射率 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．測(cè)定玻璃的折射率． 2．學(xué)會(huì)用插針?lè)ù_定光路． 二、實(shí)驗(yàn)原理 如圖所示，當(dāng)光線(xiàn)AO以一定的入射角θ1穿過(guò)兩面平行的玻璃磚時(shí)，通過(guò)插針?lè)ㄕ页龈肷涔饩€(xiàn)AO對(duì)應(yīng)的出射光線(xiàn)O′B，從而求出折射光線(xiàn)OO′和折射角θ2，再根據(jù)n＝或n＝ 算出玻璃的折射率． 三、實(shí)驗(yàn)器材 　玻璃磚、白紙、木板、大頭針、圖釘、量角器(或圓規(guī))、三角板、鉛筆． 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1．如圖所示，把白紙鋪在木板上． 2．在白紙上畫(huà)一直線(xiàn)aa′作為界面，過(guò)aa′上的一點(diǎn)O畫(huà)出界面的法線(xiàn)NN′，并畫(huà)一條線(xiàn)段AO作為入射光線(xiàn)． 3．把長(zhǎng)方形玻璃磚放在白紙上，并使其

2、長(zhǎng)邊與aa′重合，再用直尺畫(huà)出玻璃磚的另一邊bb′. 4．在線(xiàn)段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2. 5．從玻璃磚bb′一側(cè)透過(guò)玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線(xiàn)的方向直到P1的像被P2的像擋?。僭赽b′一側(cè)插上兩枚大頭針P3、P4，使P3能擋住P1、P2的像，P4能擋住P3本身及P1、P2的像． 6．移去玻璃磚，在拔掉P1、P2、P3、P4的同時(shí)分別記下它們的位置，過(guò)P3、P4作直線(xiàn)O′B交bb′于O′.連接O、O′，OO′就是玻璃磚內(nèi)折射光線(xiàn)的方向．∠AON為入射角，∠O′ON′為折射角． 7．改變?nèi)肷浣?，重?fù)實(shí)驗(yàn)． 五、數(shù)據(jù)處理 1．計(jì)算法：用量角器測(cè)量入射角θ1和

3、折射角θ2，算出不同入射角時(shí)的，并取平均值． 2．作sin θ1－sin θ2圖象 改變不同的入射角θ1，測(cè)出不同的折射角θ2，作sin θ1－sin θ2圖象，由n＝可知圖象應(yīng)為直線(xiàn)，如圖所示，其斜率就是玻璃的折射率． 3．“單位圓法”確定sin θ1、sin θ2，計(jì)算折射率n 以入射點(diǎn)O為圓心，以適當(dāng)長(zhǎng)度R為半徑畫(huà)圓，交入射光線(xiàn)OA于E點(diǎn)，交折射光線(xiàn)OO′于E′點(diǎn)，過(guò)E作NN′的垂線(xiàn)EH，過(guò)E′作NN′的垂線(xiàn)E′H′.如圖所示，sin θ1＝，sin θ2＝，OE＝OE′＝R，則n＝＝.只要用刻度尺量出EH、E′H′的長(zhǎng)度就可以求出n. 六、注意事項(xiàng) 1．實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)盡可能將大

4、頭針豎直插在紙上，且P1和P2之間、P3和P4之間、P2與O、P3與O′之間距離要稍大一些． 2．入射角θ1不宜太大(接近90°)，也不宜太小(接近0°)．太大：反射光較強(qiáng)，出射光較弱；太?。喝肷浣恰⒄凵浣菧y(cè)量的相對(duì)誤差較大． 3．操作時(shí)，手不能觸摸玻璃磚的光潔光學(xué)面，更不能把玻璃磚界面當(dāng)尺子畫(huà)界線(xiàn)． 4．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，玻璃磚與白紙的相對(duì)位置不能改變． 5．玻璃磚應(yīng)選用寬度較大的，宜在5 cm以上，若寬度太小，則測(cè)量誤差較大． 七、誤差分析 1．入射光線(xiàn)、出射光線(xiàn)確定的準(zhǔn)確性造成誤差，故入射側(cè)、出射側(cè)所插兩枚大頭針間距應(yīng)大一些． 2．入射角和折射角的測(cè)量造成誤差，故入射角應(yīng)適當(dāng)大些

5、，以減小測(cè)量的相對(duì)誤差． 　對(duì)實(shí)驗(yàn)原理與操作的考查 【典題例析】 　“測(cè)定玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)中，在玻璃磚的一側(cè)豎直插兩個(gè)大頭針A、B，在另一側(cè)再豎直插兩個(gè)大頭針C、D.在插入第四個(gè)大頭針D時(shí)，要使它_________________________________________．如圖是在白紙上留下的實(shí)驗(yàn)痕跡，其中直線(xiàn)a、a′是描在紙上的玻璃磚的兩個(gè)邊．根據(jù)該圖可算得玻璃的折射率n＝__________．(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) [解析]　測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)是利用大頭針得到進(jìn)入玻璃的入射光線(xiàn)，在另一側(cè)插入大頭針擋住前面的A、B的像來(lái)確定C，同樣插入大頭針D擋住C及A、B的像，

6、C和D確定了出射光線(xiàn)，利用入射點(diǎn)和出射點(diǎn)的連線(xiàn)來(lái)確定折射光線(xiàn)，作出法線(xiàn)FG，連接OO′，以O(shè)點(diǎn)為圓心畫(huà)圓，分別交AB、OO′于E、Q兩點(diǎn)，分別過(guò)E、Q向GF作垂線(xiàn)EG、FQ并用毫米刻度尺測(cè)其長(zhǎng)度，如圖所示，根據(jù)n＝可得：n＝＝1.8. [答案]　擋住C及A、B的像　1.8(1.6～1.9) 　(2017·11月浙江選考)在“測(cè)定玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)時(shí)， (1)下列做法正確的是________； A．入射角越大，誤差越小 B．在白紙上放好玻璃磚后，用鉛筆貼著光學(xué)面畫(huà)出界面 C．實(shí)驗(yàn)時(shí)既可用量角器，也可用圓規(guī)和直尺等工具進(jìn)行測(cè)量 D．判斷像與針是否在同一直線(xiàn)時(shí)，應(yīng)該觀察大頭針的頭部

7、(2)小明同學(xué)在插針時(shí)玻璃磚的位置如圖1所示．根據(jù)插針與紙上已畫(huà)的界面確定入射點(diǎn)與出射點(diǎn)，依據(jù)上述操作所測(cè)得的折射率________(填“偏大”“偏小”或“不變”)； (3)小明同學(xué)經(jīng)正確操作后，在紙上留下四枚大頭針的位置P1、P2、P3和P4，AB和CD是描出的玻璃磚的兩個(gè)邊，如圖2所示．請(qǐng)畫(huà)出光路圖． 答案：(1)C　(2)偏小　(3)如圖所示 　對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差分析的考查 【典題例析】 　在做測(cè)定玻璃的折射率n的實(shí)驗(yàn)時(shí)： (1)甲同學(xué)在紙上正確畫(huà)出玻璃磚的兩個(gè)界面ab和cd時(shí)不慎碰了玻璃磚使它向ab方向平移了一些，如圖甲所示，其后的操作都正確．但畫(huà)光路圖時(shí)，將折射點(diǎn)確定在a

8、b和cd上，則測(cè)出的n值將________． (2)乙同學(xué)為了避免筆尖接觸玻璃面，畫(huà)出的a′b′和c′d′都比實(shí)際界面向外側(cè)平移了一些，如圖乙所示，以后的操作均正確，畫(huà)光路圖時(shí)將入射點(diǎn)和折射點(diǎn)都確定在a′b′和c′d′上，則所測(cè)出的n值將________． (3)丙同學(xué)在操作和作圖時(shí)均無(wú)失誤，但所用玻璃磚的兩個(gè)界面明顯不平行．這時(shí)測(cè)出的n值將________． [解析]　(1)由圖1可以看出折射角不變，入射角相同，故測(cè)得的折射率將不變． (2)由圖2可看出，使入射點(diǎn)向左移，折射點(diǎn)向右移，所畫(huà)出的折射角比實(shí)際折射角偏大，由n＝知，測(cè)得的折射率偏?。? (3)同樣可根據(jù)入射光線(xiàn)和出射光

9、線(xiàn)確定玻璃磚內(nèi)折射光線(xiàn)，從而確定入射角和折射角，只要第二個(gè)界面不發(fā)生全反射即可，不過(guò)入射光線(xiàn)和出射光線(xiàn)不平行，如圖3所示． [答案]　(1)不變　(2)偏小　(3)不受影響 　學(xué)校開(kāi)展研究性學(xué)習(xí)，某研究小組的同學(xué)根據(jù)所學(xué)的知識(shí)，設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量液體折射率的儀器，如圖所示．在一圓盤(pán)上，過(guò)其圓心O作兩條互相垂直的直徑BC、FE，在半徑OA上，垂直盤(pán)面插下兩枚大頭針P1、P2，并保持P1、P2位置不變，每次測(cè)量時(shí)讓圓盤(pán)的下半部分豎直進(jìn)入液體中，而且總使得液面與直徑BC相平，則EF作為界面的法線(xiàn)，而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2的像，并在圓周上插上大頭針P3，使P3正好擋住P1、P2的像．同學(xué)

10、們通過(guò)計(jì)算，預(yù)先在圓周EC部分刻好了折射率的值，這樣只要根據(jù)P3所插的位置，就可直接讀出液體折射率的值． (1)若∠AOF＝30°，OP3與OC的夾角為30°，則P3處所對(duì)應(yīng)的折射率的值為_(kāi)_______． (2)圖中P3、P4兩位置中所對(duì)應(yīng)的折射率的值較大的是________． (3)作AO的延長(zhǎng)線(xiàn)交圓周于K，K處所對(duì)應(yīng)的折射率值應(yīng)為_(kāi)_______． 解析：(1)根據(jù)折射定律n＝，題中θ1＝60°，θ2＝∠AOF＝30°，所以n＝＝； (2)題圖中P4對(duì)應(yīng)的入射角大于P3所對(duì)應(yīng)的入射角，所以P4對(duì)應(yīng)的折射率的值大； (3)因A、O、K在一條直線(xiàn)上，入射角等于折射角，所以K處對(duì)應(yīng)

11、的折射率的值應(yīng)為1. 答案：(1)　(2)P4　(3)1 1．如圖所示，用插針?lè)y(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)中，以下各說(shuō)法中正確的是(　　) A．P1、P2及P3、P4之間的距離適當(dāng)大些，可以提高準(zhǔn)確度 B．P1、P2及P3、P4之間的距離取得小些，可以提高準(zhǔn)確度 C．入射角θ1適當(dāng)大些可以提高準(zhǔn)確度 D．P1、P2的間距，入射角的大小均與實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度無(wú)關(guān) 解析：選AC.因?yàn)閷?shí)驗(yàn)中的入射光線(xiàn)和折射光線(xiàn)都是通過(guò)隔著玻璃磚觀察成一直線(xiàn)后確定的，大頭針相互間的距離太小，容易出現(xiàn)偏差，A正確，B錯(cuò)誤；入射角適當(dāng)大些，相應(yīng)的折射角也增大，折射現(xiàn)象較明顯，容易測(cè)量些，C正確，D錯(cuò)誤． 2．“測(cè)

12、定玻璃的折射率”的實(shí)驗(yàn)中，在白紙上放好玻璃磚，aa′和bb′分別是玻璃磚與空氣的兩個(gè)界面，如圖所示．在玻璃磚的一側(cè)插上兩枚大頭針P1和P2，用“×”表示大頭針的位置，然后在另一側(cè)透過(guò)玻璃磚觀察，并依次插上大頭針P3和P4.在插P3和P4時(shí)，應(yīng)使________(填選項(xiàng)前的字母)． A．P3只擋住P1的像 B．P4只擋住P2的像 C．P3同時(shí)擋住P1、P2的像 解析：實(shí)驗(yàn)中，在插P3時(shí)，應(yīng)同時(shí)擋住P1、P2的像；在插P4時(shí)，應(yīng)同時(shí)擋住P3和P1、P2的像． 答案：C 3．某同學(xué)利用“插針?lè)ā睖y(cè)定玻璃的折射率，所用的玻璃磚兩面平行．正確操作后，作出的光路圖及測(cè)出的相關(guān)角度如圖所示．

13、 (1)此玻璃的折射率計(jì)算式為n＝________(用圖中的θ1、θ2表示)； (2)如果有幾塊寬度大小不同的平行玻璃磚可供選擇，為了減小誤差，應(yīng)選用寬度________(填“大”或“小”)的玻璃磚來(lái)測(cè)量． 解析：(1)由折射率公式可得n＝＝. (2)玻璃磚的寬度越大，出射光線(xiàn)的側(cè)移量越大，玻璃磚中折射光線(xiàn)的誤差越小，所以應(yīng)選用寬度大的玻璃磚來(lái)測(cè)量． 答案：(1)　(2)大 4．(2020·紹興質(zhì)檢)如圖所示，某同學(xué)用插針?lè)y(cè)定一半圓形玻璃磚的折射率，在平鋪的白紙上垂直紙面插上大頭針P1、P2確定入射光線(xiàn)，并讓入射光線(xiàn)過(guò)圓心O，在玻璃磚(圖中實(shí)線(xiàn)部分)另一側(cè)垂直紙面插大頭針P3，使

14、P3擋住P1、P2的像，連接OP3.圖中MN為分界面，虛線(xiàn)半圓與玻璃磚對(duì)稱(chēng)，B、C分別是入射光線(xiàn)、折射光線(xiàn)與圓的交點(diǎn)，AB、CD均垂直于法線(xiàn)并分別交法線(xiàn)于A、D點(diǎn)． (1)設(shè)AB的長(zhǎng)度為l1，AO的長(zhǎng)度為l2，CD的長(zhǎng)度為l3，DO的長(zhǎng)度為l4，為較方便地表示出玻璃磚的折射率，需用刻度尺測(cè)量______________，則玻璃磚的折射率可表示為_(kāi)_______． (2)該同學(xué)在插大頭針P3前不小心將玻璃磚以O(shè)為圓心順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一小角度，由此測(cè)得玻璃磚的折射率將________(填“偏大”“偏小”或“不變”)． 答案：(1)l1和l3　　(2)偏大 5.(2020·寧波調(diào)研)利用插針?lè)梢?/p>

15、測(cè)量半圓柱形玻璃磚的折射率．實(shí)驗(yàn)方法如下：在白紙上作一直線(xiàn)MN，并作出它的一條垂線(xiàn)AB，將半圓柱形玻璃磚(圓心為O)放在白紙上，它的直邊與直線(xiàn)MN對(duì)齊，在垂線(xiàn)AB上插兩枚大頭針P1和P2，然后半圓柱形玻璃磚的右側(cè)插上適量的大頭針，可以確定光線(xiàn)P1P2通過(guò)玻璃磚后的光路，從而求出玻璃的折射率．實(shí)驗(yàn)室中提供的器材除了半圓柱形玻璃磚、木板和大頭針外，還有量角器等． (1)為了確定光線(xiàn)P1P2通過(guò)玻璃磚后的光路，在玻璃磚的右側(cè)，至少應(yīng)插________枚大頭針． (2)請(qǐng)?jiān)诎雸A柱形玻璃磚的右側(cè)估計(jì)所插大頭針的可能位置，并用“×”表示，作出光路圖．為了計(jì)算折射率，應(yīng)該測(cè)量的量(在光路圖上標(biāo)出)有：__________________，計(jì)算折射率的公式是________． 答案：(1)1　(2)光路圖如圖(光在圓弧面上D點(diǎn)發(fā)生折射，法線(xiàn)為OD所在直線(xiàn))　入射角θ2和折射角θ1　n＝ 7