（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 測定玻璃的折射率教學(xué)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(fù)習(xí) 16 實(shí)驗(yàn)微講座4 2 實(shí)驗(yàn)十二 測定玻璃的折射率教學(xué)案（7頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、實(shí)驗(yàn)十二　測定玻璃的折射率 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．測定玻璃的折射率． 2．學(xué)會用插針法確定光路． 二、實(shí)驗(yàn)原理 如圖所示，當(dāng)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(yīng)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(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．在白紙上畫一直線aa′作為界面，過aa′上的一點(diǎn)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的像擋住．再在bb′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?fù)實(shí)驗(yàn)． 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(yīng)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(diǎn)O為圓心，以適當(dāng)長度R為半徑畫圓，交入射光線OA于E點(diǎn)，交折射光線OO′于E′點(diǎn)，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(shí)驗(yàn)時，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(xué)面，更不能把玻璃磚界面當(dāng)尺子畫界線． 4．實(shí)驗(yàn)過程中，玻璃磚與白紙的相對位置不能改變． 5．玻璃磚應(yīng)選用寬度較大的，宜在5 cm以上，若寬度太小，則測量誤差較大． 七、誤差分析 1．入射光線、出射光線確定的準(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量造成誤差，故入射角應(yīng)適當(dāng)大些

5、，以減小測量的相對誤差． 　對實(shí)驗(yàn)原理與操作的考查 【典題例析】 　“測定玻璃的折射率”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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)是利用大頭針得到進(jìn)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(diǎn)和出射點(diǎn)的連線來確定折射光線，作出法線FG，連接OO′，以O(shè)點(diǎn)為圓心畫圓，分別交AB、OO′于E、Q兩點(diǎn)，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(shí)驗(yàn)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(xué)面畫出界面 C．實(shí)驗(yàn)時既可用量角器，也可用圓規(guī)和直尺等工具進(jìn)行測量 D．判斷像與針是否在同一直線時，應(yīng)該觀察大頭針的頭部

7、(2)小明同學(xué)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(diǎn)與出射點(diǎn)，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(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(shí)驗(yàn)誤差分析的考查 【典題例析】 　在做測定玻璃的折射率n的實(shí)驗(yàn)時： (1)甲同學(xué)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(diǎn)確定在a

8、b和cd上，則測出的n值將________． (2)乙同學(xué)為了避免筆尖接觸玻璃面，畫出的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，畫光路圖時將入射點(diǎn)和折射點(diǎn)都確定在a′b′和c′d′上，則所測出的n值將________． (3)丙同學(xué)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(diǎn)向左移，折射點(diǎn)向右移，所畫出的折射角比實(shí)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(xué)校開展研究性學(xué)習(xí)，某研究小組的同學(xué)根據(jù)所學(xué)的知識，設(shè)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(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，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、們通過計算，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處所對應(yīng)的折射率的值為________． (2)圖中P3、P4兩位置中所對應(yīng)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(yīng)的折射率值應(yīng)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(yīng)的入射角大于P3所對應(yīng)的入射角，所以P4對應(yīng)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(yīng)

11、的折射率的值應(yīng)為1. 答案：(1)　(2)P4　(3)1 1．如圖所示，用插針法測定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)中，以下各說法中正確的是(　　) 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)確度無關(guān) 解析：選AC.因?yàn)閷?shí)驗(yàn)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(dāng)大些，相應(yīng)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(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(yīng)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(shí)驗(yàn)中，在插P3時，應(yīng)同時擋住P1、P2的像；在插P4時，應(yīng)同時擋住P3和P1、P2的像． 答案：C 3．某同學(xué)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(yīng)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(yīng)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(xué)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(shí)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(diǎn)，AB、CD均垂直于法線并分別交法線于A、D點(diǎn)． (1)設(shè)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(xué)在插大頭針P3前不小心將玻璃磚以O(shè)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(shí)驗(yàn)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(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P1P2通過玻璃磚后的光路，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(yīng)該測量的量(在光路圖上標(biāo)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(diǎn)發(fā)生折射，法線為OD所在直線)　入射角θ2和折射角θ1　n＝ 7