高中物理選修3-4第十三章第54講 實驗、探究：測定玻璃的折射率

1、高中物理選修3-4第十三章第54講 實驗、探究：測定玻璃的折射率 第54講 實驗、探究：測定玻璃的折射率 考情 剖析 (注：考綱要求及變化中代表了解和認(rèn)識，代表理解和應(yīng)用；命題難度中的a代表容易，b代表中等，c代表難) 考綱要求 考查內(nèi)容 考查年份 考查形式 考查詳情 考試層級 命題難度 及變化 考查“測測定玻 定玻璃的璃的折 折射率”b 射率(實 12年 填空 次重點(diǎn) 的實驗原驗、探 理及數(shù)據(jù)究) 處理 1.小結(jié)：測定玻璃的折射率實驗以填空題的形式進(jìn)行考查，考查實驗原理及數(shù)據(jù)處理 2預(yù)測：僅在12年小結(jié) 考查過，但 及 仍然不能預(yù)測 排除14年仍會考查的可能性 3復(fù)習(xí)建議：建議復(fù)習(xí)時全面理解

2、光的折射及反射定律和了解此實驗的實驗 1 原理、實驗內(nèi)容、注意事項以及誤差分析等. 知識 整合 實驗流程圖 基礎(chǔ)自測 實驗?zāi)康?1理解用插針法測定玻璃折射率的原理； 2學(xué)會測定玻璃的折射率的實驗方法 實驗器材 玻璃磚、白紙、木板、大頭針(四枚)、圖釘(四枚)、量角器、三角板(或直尺)、鉛筆 實驗原理 用插針法確定光路，找出跟_線相對應(yīng)的_線；用量角器測出入射角i和 sini 折射角r；根據(jù)折射定律計算出玻璃的折射率n sinr 實驗步驟 1把白紙用圖釘釘在木板上； 2在白紙上畫一條直線aa作為界面，畫一條線段ao作為_光線，并過o點(diǎn)畫出界面aa的法線nn，如圖所示； 3把長方形的玻璃磚放在白紙

3、上，使它的一個邊跟aa對齊，并畫出玻璃磚的另一個邊bb； 4在ao線段上豎直地插上兩枚大頭針p1和p2； 2 5在玻璃磚的bb一側(cè)豎直地插上大頭針p3，用眼睛觀察，調(diào)整視線，要使p3能同時擋住_和_的像； 6同樣地在玻璃磚的bb一側(cè)再豎直地插上大頭針p4，使p4能擋住p3_和p1 和p2的像； 7記下p3和p4的位置，移去玻璃磚和大頭針，過p3和p4作直線ob與bb交于o，連接oo，oo就是玻璃磚內(nèi)的_光線，入射角inoa，折射角roon； 8用量角器量出入射角和折射角的度數(shù)； 9從三角函數(shù)表中查出入射角和折射角的正弦值，記入自己設(shè)計的表格里； 10用上面的方法分別求出入射角是30、45、60

4、時的折射角，查出入射角inoa和折射角roon的正弦值； sini 11算出不同入射角時的值比較一下，看它們是否接近一個常數(shù)，求出幾次實驗中 sinr sini所測的平均值，這就是玻璃磚的折射率 sinr 重點(diǎn)闡述 重點(diǎn)知識概述 數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)處理的另一種方法：如圖所示，以o1為圓心以任意長為半徑(半徑要盡可能長些約10cm)畫圓交入射光線ao1 于m點(diǎn)、交折射光線o1o于p點(diǎn)，過m、 p作nn的垂線mk、 pq，則n_，據(jù)此可知，用刻度尺測出mk、 qp的長度，即可求出折射率n. 誤差分析 誤差的主要： 1確定入射光線、出射光線時的誤差故入射側(cè)、出射側(cè)所插兩枚大頭針間距離宜_點(diǎn)； 2測量入射

5、角與折射角時的誤差故入射角不宜過_，但入射角也不宜過大，過大則反射光較強(qiáng)，出射光較弱 注意事項 1玻璃磚要厚，用手拿玻璃磚時，只能接觸玻璃毛面或棱，嚴(yán)禁用玻璃磚當(dāng)尺子畫界面； 2入射角應(yīng)在30到60之間； 3大頭針要豎直插在白紙上，且玻璃磚每一側(cè)兩枚大頭針p1與p2間、p3與p4間的距離應(yīng)盡量_一些，以減小確定光路方向時造成的誤差； 4玻璃磚的折射面要畫準(zhǔn)； 5由于要多次改變?nèi)肷浣侵貜?fù)實驗，所以入射光線與出射光線要一一對應(yīng)編號以免混亂 難點(diǎn)釋疑 1用刻度尺或量角器測量長度或角度計算折射率n. 2誤差分析時注意主要誤差，針對實際問題進(jìn)行分析 3 3注意事項注意文字表述，一定要準(zhǔn)確精煉 【典型例題

6、】 “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_題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) 溫馨提示 解此題時，應(yīng)熟悉實驗步驟，會利用公式計算折射率 記錄空間 【變式訓(xùn)練1】某同學(xué)用插針法測量平行玻璃磚的折射率n，作出光路如圖所示，過c點(diǎn)作法線交玻璃磚于a點(diǎn)和c點(diǎn)，過o點(diǎn)延長入射光線交ac于b點(diǎn) (1)設(shè)oa的長度為l1，ob的長度為l2，oc的長度為l3，ab的長度為l4，ac的長度為l5，為方便地測量出玻璃磚的折射率

7、，需用刻度尺測量的至少有_(選填l1、l2、l3、l4、l5)，則計算玻璃磚折射率的表達(dá)式為n_. (2)為減少測量時帶來的實驗誤差，入射角應(yīng)適當(dāng)_(選填“大”或“小”)一些 【變式訓(xùn)練2】在做“測定玻璃的折射率”的實驗時 (1)某同學(xué)在紙上正確畫出玻璃的兩個界面ab和cd時不慎碰了 玻璃磚，使它向上平移了一些，如圖所示，其后的操作都正確在畫光路圖時，將入射點(diǎn)和出射點(diǎn)分別確定在ab、 cd上，則測出的折射率n將如何變化； (2)某同學(xué)為了避免筆尖接觸玻璃面，畫出的ab和cd都比實際側(cè)面向外側(cè)平移了一些，如圖甲所示，其后的操作都正確但在畫光路圖時，將入射點(diǎn)、出射點(diǎn)分別確定在ab、 cd上，則測出

8、的折射率n將如何變化； 4 甲 乙 (3)某同學(xué)在畫界面時，不小心將兩個界面ab、 cd間距畫得比玻璃磚寬度大些，如圖乙所示，則測出的折射率n將如何變化 隨堂 演練 1如圖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( ) 第1題圖 ap1、 p2及p3、 p4之間的距離適當(dāng)大些，可以提高準(zhǔn)確度 bp1、 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1適當(dāng)大些，可以提高準(zhǔn)確度 d入射角太大，折射光線會在玻璃磚的內(nèi)表面發(fā)生全反射，使實驗無法進(jìn)行 2某同學(xué)做“測定玻璃的折射率”實驗時，由于沒有量角器，在完成光路圖后，以o為圓心畫圓，分別交入射光線于a點(diǎn)，交oo連線延長線于c點(diǎn)分別過a點(diǎn)、c點(diǎn)作法線nn的垂線ab、cd交nn于b點(diǎn)、d點(diǎn)，用刻度尺量得ab6 c