【三维设计-实验专版】2015高考物理大一轮复习精讲课件：测定玻璃的折射率(共30张PPT)解析

实验基础·纲要梳理命题视角·全面例析首页上一页下一页末页结束物理实验二测定玻璃的折射率一、实验目的(是什么)2．学会用插针法确定光路。1．测定玻璃的折射率。实验二测定玻璃的折射率接链超实验基础·纲要梳理命题视角·全面例析首页上一页下一页末页结束物理实验二测定玻璃的折射率二、实验原理(是什么)图实－2－1如图实－2－1所示，当光线AO1以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO1对应的出射光线O2B，从而求出折射光线O1O2和折射角θ2，再根据n＝sinθ1sinθ2或n＝PNQN′算出玻璃的折射率。实验基础·纲要梳理命题视角·全面例析首页上一页下一页末页结束物理实验二测定玻璃的折射率玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器(或圆规)、三角板、铅笔。三、实验器材(有哪些)四、实验步骤(怎么做)1．如图实－2－2所示，把白纸铺在木板上。图实－2－2实验基础·纲要梳理命题视角·全面例析首页上一页下一页末页结束物理实验二测定玻璃的折射率3．把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其长边与aa′重合，再用直尺画出玻璃砖的另一边bb′。2．在白纸上画一直线aa′作为界面，过aa′上的一点O画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为入射光线。4．在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2。实验基础·纲要梳理命题视角·全面例析首页上一页下一页末页结束物理实验二测定玻璃的折射率6．移去玻璃砖，在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记下它们的位置，过P3、P4作直线O′B交bb′于O′。连接O、O′，OO′就是玻璃砖内折射光线的方向。∠AON为入射角，∠O′ON′为折射角。5．从玻璃砖bb′一侧透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线的方向直到P1的像被P2的像挡住。再在bb′一侧插上两枚大头针P3、P4，使P3能挡住P1、P2的像，P4能挡住P3本身及P1、P2的像。7．改变入射角，重复实验。实验基础·纲要梳理命题视角·全面例析首页上一页下一页末页结束物理实验二测定玻璃的折射率五、数据处理(怎么办)1．计算法用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sinθ1和sinθ2。算出不同入射角时的sinθ1sinθ2，并取平均值。2．作sinθ1­sinθ2图像图实－2－3改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作sinθ1­sinθ2图像，由n＝sinθ1sinθ2可知图像应为直线，如图实－2－3所示，其斜率为折射率。实验基础·纲要梳理命题视角·全面例析首页上一页下一页末页结束物理实验二测定玻璃的折射率3．“单位圆法”确定sinθ1、sinθ2，计算折射率n以入射点O为圆心，以一定长度R为半径画圆，交入射光线OA于E点，交折射光线OO′于E′点，过E作NN′的垂线EH，过E′作NN′的垂线E′H′。如图实－2－4所示，sinθ1＝EHOE，sinθ2＝E′H′OE′，OE＝OE′＝R，则n＝sinθ1sinθ2＝EHE′H′。只要用刻度尺测出EH、E′H′的长度就可以求出n。图实－2－4实验基础·纲要梳理命题视角·全面例析首页上一页下一页末页结束物理实验二测定玻璃的折射率六、注意事项(有哪些)1．实验时，应尽可能将大头针竖直插在纸上，且P1和P2之间、P3和P4之间、P2与O、P3与O′之间距离要稍大一些。5．玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5cm以上，若宽度太小，则测量误差较大。4．实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。3．操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁光学面，更不能把玻璃砖界面当尺子画界线。2．入射角θ1不宜太大(接近90°)，也不宜太小(接近0°)。太大：反射光较强，出射光较弱；太小：入射角、折射角测量的相对误差较大。实验基础·纲要梳理命题视角·全面例析首页上一页下一页末页结束物理实验二测定玻璃的折射率七、误差分析(为什么)2．入射角和折射角的测量造成误差，故入射角应适当大些，以减小测量的相对误差。1．入射光线、出射光线确定的准确性造成误差，故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距应大一些。实验基础·纲要梳理命题视角·全面例析首页上一页下一页末页结束物理实验二测定玻璃的折射率[典例1](2012·浙江高考)在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作插好了4枚大头针，如图实－2－5甲所示。图实－2－5考查实验原理与操作实验基础·纲要梳理命题视角·全面例析首页上一页下一页末页结束物理实验二测定玻璃的折射率(1)在图实－2－6中画出完整的光路图；(3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了两次实验，经正确操作插好了8枚大头针，如图乙所示。图中P1和P2是同一入射光线的2枚大头针，其对应出射光线上的2枚大头针是P3和________(填“A”或“B”)。(2)对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n＝________；(保留3位有效数字)图实－2－6实验基础·纲要梳理命题视角·全面例析首页上一页下一页末页结束物理实验二测定玻璃的折射率[解析](1)如图实－2－7所示。图实－2－7(2)折射率n＝sinθ1sinθ2，sinθ1与sinθ2可利用图中的方格进行粗略的计算，或是利用直尺测量计算，sinθ1＝22.5，sinθ2＝0.81.5，n＝22.50.81.5＝32＝1.50。实验基础·纲要梳理命题视角·全面例析首页上一页下一页末页结束物理实验二测定玻璃的折射率(3)光路图如图实－2－8所示，光线经两边沿相互平行的玻璃砖，出射光线平行于入射光线，即MN∥P4B。P1P2光线从棱镜右边侧面射出向底边偏折，如图P3A，所以填A。[答案](1)见解析(2)1.50(说明：±0.03范围内都可)(3)A图实－2－8实验基础·纲要梳理命题视角·全面例析首页上一页下一页末页结束物理实验二测定玻璃的折射率[题点集训]1.如图实－2－9所示，用插针法测定玻璃的折射率的实验中，以下各说法中正确的是_______。⑤P1、P2的间距和入射角的大小均与实验的准确度无关④入射角太大，入射光线会在玻璃砖的内表面发生全反射，使实验无法进行③入射角θ1适当大些，可以提高准确度②P1、P2及P3、P4之间的距离取得小些，可以提高准确度①P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些，可以提高准确度图实－2－9实验基础·纲要梳理命题视角·全面例析首页上一页下一页末页结束物理实验二测定玻璃的折射率A．①③B．②④C．③⑤D．①④解析：因为实验中的入射光线和折射光线都是隔着玻璃砖观察在一直线上的大头针确定的，相互间的距离太小，容易出现偏差，①正确②错误。入射角适当大些，相应的折射角也增大，折射现象较明显，容易测量些，③正确⑤错误。由于光通过玻璃砖时，各相关角度互相制约着，其出射角恒等于入射角，而对于入射的界面，光线是从光疏介质射入光密介质，折射角必小于入射角，当入射角趋于最大值90°时，折射角也趋于最大值θ2max，而对于出射的界面，在玻璃砖内的折射光线的入射角最大值也只能为θ2max，根据光路可逆原理，出射角最大值也趋于90°，即始终能透过玻璃砖看到入射光线，④错误。答案：A实验基础·纲要梳理命题视角·全面例析首页上一页下一页末页结束物理实验二测定玻璃的折射率2．(2012·江苏高考)“测定玻璃的折射率”实验中，在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针A、B，在另一侧再竖直插两个大头针C、D。在插入第四个大头针D时，要使它________。如图实－2－10是在白纸上留下的实验痕迹，其中直线a、a′是描在纸上的玻璃砖的两个边。根据该图可算得玻璃的折射率n＝________。(计算结果保留两位有效数字)图实－2－10实验基础·纲要梳理命题视角·全面例析首页上一页下一页末页结束物理实验二测定玻璃的折射率解析：测定玻璃折射率的实验是利用大头针得到进入玻璃的入射光线，在另一侧插入大头针挡住前面的A、B的像来确定C，同样插入大头针D挡住C及A、B的像，C和D确定了出射光线，利用入射点和出射点的连线来确定折射光线，作出法线FG，连接OO′，以O点为圆心画圆，分别交AB、OO′于E、Q两点，分别过E、Q向GF作垂线EG、FQ并用毫米刻度尺测其长度，如图所示，根据n＝sinθ1sinθ2可得：n＝EGFQ＝1.8。答案：挡住C及AB的像1.8(1.6～1.9)实验基础·纲要梳理命题视角·全面例析首页上一页下一页末页结束物理实验二测定玻璃的折射率3．某校开展研究性学习，某研究小组根据光学知识，设计了一个测液体折射率的仪器。如图实－2－11所示，在一个圆盘上，过其圆心O作两条相互垂直的直径BC、EF。在半径OA上，垂直盘面插上两枚大头针P1、P2并保持位置不变。每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC相平，EF作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P1、P2，在圆周EC部分插上P3，使P3挡住P1、P2的像。同学们通过计算，预先在圆周EC部分刻好了折射率的值，这样只要根据P3所插的位置，就可以直接读出液体折射率的值。实验基础·纲要梳理命题视角·全面例析首页上一页下一页末页结束物理实验二测定玻璃的折射率图实－2－11(1)若∠AOF＝30°，OP3与OC之间的夹角为30°，则P3处刻的折射率的值为________。(3)做AO的延长线交圆周于K，K处对应的折射率为________。(2)图中P3、P4两处，对应折射率大的是________。实验基础·纲要梳理命题视角·全面例析首页上一页下一页末页结束物理实验二测定玻璃的折射率解析：(1)根据折射定律n＝sinθ1sinθ2，题中θ1＝60°，θ2＝∠AOF＝30°，所以n＝sin60°sin30°≈1.73。(2)在折射角相同的情况下，图中P4对应的入射角大于P3所对应的入射角，所以P4对应的折射率大。(3)因A、O、K在一条直线上，入射角等于折射角，所以K处对应的折射率应为1。答案：(1)1.73(2)P4(3)1实验基础·纲要梳理命题视角·全面例析首页上一页下一页末页结束物理实验二测定玻璃的折射率[典例2]某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行。正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图实－2－12所示。图实－2－12考查数据处理与误差分析实验基础·纲要梳理命题视角·全面例析首页上一页下一页末页结束物理实验二测定玻璃的折射率(1)此玻璃的折射率计算式为n＝________；(用图中的θ1、θ2表示)(2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度________(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量。[解析](1)根据折射率公式可知n＝sin90°－θ1sin90°－θ2＝cosθ1cosθ2(2)在入射角相同的情况下，玻璃砖宽度越大，光线穿过时的侧移量就会越大，出射光线更容易找出，测量时误差越小。[答案](1)cosθ1cosθ2(2)大实验基础·纲要梳理命题视角·全面例析首页上一页下一页末页结束物理实验二测定玻璃的折射率[题点集训]4．在做测定玻璃折射率n的实验时：(1)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面ab和cd时不慎碰了玻璃砖使它向ab方向平移了一些，如图实－2－13甲所示，其后的操作都正确。但画光路图时，将折射点确定在ab和cd上，则测出的n值将________。图实－2－13实验基础·纲要梳理命题视角·全面例析首页上一页下一页末页结束物理实验二测定玻璃的折射率(2)乙同学为了避免笔尖接触玻璃面，画出的a′b′和c′d′都比实际界面向外侧平移了一些，如图实－2－13乙所示，以后的操作均正确，画光路图时将入射点和折射点都确定在a′b′和c′d′上，则所测出的n值将________。(3)丙同学在操作和作图时均无失误，但所用玻璃砖的两个界面明显不平行。这时测出的n值将________。实验基础·纲要梳理命题视角·全面例析首页上一页下一页末页结束物理实验二测定玻璃的折射率解析：(1)由图甲可以看出折射角不变，入射角相同，故测得的折射率将不变。(2)由图乙可看出，使入射点向左移，折射点向右移，所画出的折射角比实际