（浙江選考）2021版新高考物理一輪復習 16 實驗微講座4 2 實驗十二 測定玻璃的折射率教學案

《（浙江選考）2021版新高考物理一輪復習 16 實驗微講座4 2 實驗十二 測定玻璃的折射率教學案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（浙江選考）2021版新高考物理一輪復習 16 實驗微講座4 2 實驗十二 測定玻璃的折射率教學案（7頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、實驗十二　測定玻璃的折射率 一、實驗目的 1．測定玻璃的折射率． 2．學會用插針法確定光路． 二、實驗原理 如圖所示，當光線AO以一定的入射角θ1穿過兩面平行的玻璃磚時，通過插針法找出跟入射光線AO對應的出射光線O′B，從而求出折射光線OO′和折射角θ2，再根據(jù)n＝或n＝ 算出玻璃的折射率． 三、實驗器材 　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、實驗步驟 1．如圖所示，把白紙鋪在木板上． 2．在白紙上畫一直線aa′作為界面，過aa′上的一點O畫出界面的法線NN′，并畫一條線段AO作為入射光線． 3．把長方形玻璃磚放在白紙上，并使其

2、長邊與aa′重合，再用直尺畫出玻璃磚的另一邊bb′. 4．在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2. 5．從玻璃磚bb′一側(cè)透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線的方向直到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的同時分別記下它們的位置，過P3、P4作直線O′B交bb′于O′.連接O、O′，OO′就是玻璃磚內(nèi)折射光線的方向．∠AON為入射角，∠O′ON′為折射角． 7．改變?nèi)肷浣牵貜蛯嶒灒? 五、數(shù)據(jù)處理 1．計算法：用量角器測量入射角θ1和

3、折射角θ2，算出不同入射角時的，并取平均值． 2．作sin θ1－sin θ2圖象 改變不同的入射角θ1，測出不同的折射角θ2，作sin θ1－sin θ2圖象，由n＝可知圖象應為直線，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，計算折射率n 以入射點O為圓心，以適當長度R為半徑畫圓，交入射光線OA于E點，交折射光線OO′于E′點，過E作NN′的垂線EH，過E′作NN′的垂線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′的長度就可以求出n. 六、注意事項 1．實驗時，應盡可能將大

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，出射光較弱；太?。喝肷浣?、折射角測量的相對誤差較大． 3．操作時，手不能觸摸玻璃磚的光潔光學面，更不能把玻璃磚界面當尺子畫界線． 4．實驗過程中，玻璃磚與白紙的相對位置不能改變． 5．玻璃磚應選用寬度較大的，宜在5 cm以上，若寬度太小，則測量誤差較大． 七、誤差分析 1．入射光線、出射光線確定的準確性造成誤差，故入射側(cè)、出射側(cè)所插兩枚大頭針間距應大一些． 2．入射角和折射角的測量造成誤差，故入射角應適當大些

5、，以減小測量的相對誤差． 　對實驗原理與操作的考查 【典題例析】 　“測定玻璃的折射率”實驗中，在玻璃磚的一側(cè)豎直插兩個大頭針A、B，在另一側(cè)再豎直插兩個大頭針C、D.在插入第四個大頭針D時，要使它_________________________________________．如圖是在白紙上留下的實驗痕跡，其中直線a、a′是描在紙上的玻璃磚的兩個邊．根據(jù)該圖可算得玻璃的折射率n＝__________．(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) [解析]　測定玻璃折射率的實驗是利用大頭針得到進入玻璃的入射光線，在另一側(cè)插入大頭針擋住前面的A、B的像來確定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，利用入射點和出射點的連線來確定折射光線，作出法線FG，連接OO′，以O點為圓心畫圓，分別交AB、OO′于E、Q兩點，分別過E、Q向GF作垂線EG、FQ并用毫米刻度尺測其長度，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“測定玻璃的折射率”實驗時， (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，用鉛筆貼著光學面畫出界面 C．實驗時既可用量角器，也可用圓規(guī)和直尺等工具進行測量 D．判斷像與針是否在同一直線時，應該觀察大頭針的頭部

7、(2)小明同學在插針時玻璃磚的位置如圖1所示．根據(jù)插針與紙上已畫的界面確定入射點與出射點，依據(jù)上述操作所測得的折射率________(填“偏大”“偏小”或“不變”)； (3)小明同學經(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邊，如圖2所示．請畫出光路圖． 答案：(1)C　(2)偏小　(3)如圖所示 　對實驗誤差分析的考查 【典題例析】 　在做測定玻璃的折射率n的實驗時： (1)甲同學在紙上正確畫出玻璃磚的兩個界面ab和cd時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．但畫光路圖時，將折射點確定在a

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

9、線確定玻璃磚內(nèi)折射光線，從而確定入射角和折射角，只要第二個界面不發(fā)生全反射即可，不過入射光線和出射光線不平行，如圖3所示． [答案]　(1)不變　(2)偏小　(3)不受影響 　學校開展研究性學習，某研究小組的同學根據(jù)所學的知識，設計了一個測量液體折射率的儀器，如圖所示．在一圓盤上，過其圓心O作兩條互相垂直的直徑BC、FE，在半徑OA上，垂直盤面插下兩枚大頭針P1、P2，并保持P1、P2位置不變，每次測量時讓圓盤的下半部分豎直進入液體中，而且總使得液面與直徑BC相平，則EF作為界面的法線，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

10、們通過計算，預先在圓周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處所對應的折射率的值為________． (2)圖中P3、P4兩位置中所對應的折射率的值較大的是________． (3)作AO的延長線交圓周于K，K處所對應的折射率值應為________． 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對應的入射角大于P3所對應的入射角，所以P4對應的折射率的值大； (3)因A、O、K在一條直線上，入射角等于折射角，所以K處對應

11、的折射率的值應為1. 答案：(1)　(2)P4　(3)1 1．如圖所示，用插針法測定玻璃折射率的實驗中，以下各說法中正確的是(　　) A．P1、P2及P3、P4之間的距離適當大些，可以提高準確度 B．P1、P2及P3、P4之間的距離取得小些，可以提高準確度 C．入射角θ1適當大些可以提高準確度 D．P1、P2的間距，入射角的大小均與實驗的準確度無關(guān) 解析：選AC.因為實驗中的入射光線和折射光線都是通過隔著玻璃磚觀察成一直線后確定的，大頭針相互間的距離太小，容易出現(xiàn)偏差，A正確，B錯誤；入射角適當大些，相應的折射角也增大，折射現(xiàn)象較明顯，容易測量些，C正確，D錯誤． 2．“測

12、定玻璃的折射率”的實驗中，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)透過玻璃磚觀察，并依次插上大頭針P3和P4.在插P3和P4時，應使________(填選項前的字母)． A．P3只擋住P1的像 B．P4只擋住P2的像 C．P3同時擋住P1、P2的像 解析：實驗中，在插P3時，應同時擋住P1、P2的像；在插P4時，應同時擋住P3和P1、P2的像． 答案：C 3．某同學利用“插針法”測定玻璃的折射率，所用的玻璃磚兩面平行．正確操作后，作出的光路圖及測出的相關(guān)角度如圖所示．

13、 (1)此玻璃的折射率計算式為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，應選用寬度________(填“大”或“小”)的玻璃磚來測量． 解析：(1)由折射率公式可得n＝＝. (2)玻璃磚的寬度越大，出射光線的側(cè)移量越大，玻璃磚中折射光線的誤差越小，所以應選用寬度大的玻璃磚來測量． 答案：(1)　(2)大 4．(2020·紹興質(zhì)檢)如圖所示，某同學用插針法測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，并讓入射光線過圓心O，在玻璃磚(圖中實線部分)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，虛線半圓與玻璃磚對稱，B、C分別是入射光線、折射光線與圓的交點，AB、CD均垂直于法線并分別交法線于A、D點． (1)設AB的長度為l1，AO的長度為l2，CD的長度為l3，DO的長度為l4，為較方便地表示出玻璃磚的折射率，需用刻度尺測量______________，則玻璃磚的折射率可表示為________． (2)該同學在插大頭針P3前不小心將玻璃磚以O為圓心順時針轉(zhuǎn)過一小角度，由此測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)利用插針法可以

15、測量半圓柱形玻璃磚的折射率．實驗方法如下：在白紙上作一直線MN，并作出它的一條垂線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MN對齊，在垂線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P1P2通過玻璃磚后的光路，從而求出玻璃的折射率．實驗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P1P2通過玻璃磚后的光路，在玻璃磚的右側(cè)，至少應插________枚大頭針． (2)請在半圓柱形玻璃磚的右側(cè)估計所插大頭針的可能位置，并用“×”表示，作出光路圖．為了計算折射率，應該測量的量(在光路圖上標出)有：__________________，計算折射率的公式是________． 答案：(1)1　(2)光路圖如圖(光在圓弧面上D點發(fā)生折射，法線為OD所在直線)　入射角θ2和折射角θ1　n＝ 7