实验：测玻璃的折射率教案--高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册.docx

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1、实验：测玻璃的折射率一、实验目的：测玻璃砖的折射率二、实验原理：用“插针法”确定入射光线和相应的出射光线,就能在玻璃砖中画出对应的折射光线,用量角器测出入射角1和折射角2,根据折射定律计算出玻璃的折射率n= .三、实验器材对面平行的玻璃砖一块,大头针四枚,白纸一张,刻度尺一把或三角板一个,量角器一个。四、实验步骤1.如图所示,将白纸用图钉钉在平木板上。2.在白纸上画出一条直线aa作为界面(线),过aa上的一点O画出界面的法线NN,并 .AO作为入射光线。3.把长方形玻璃砖放在白纸上,使它的长边跟aa对齐,画出玻璃砖的另一边bb。4.在直线AO上插上两枚大头针P1、P2,透过玻璃砖观察大头针P1

2、、P2的像,调整视线方向直到的像挡住的像,再在观察者一侧插上两枚大头针P3、P4,使挡住P1、P2的像,挡住P3及P1、P2的像,记下P3、P4的位置。5.移去大头针和玻璃砖,过P3、P4所在处作直线OB与bb交于O,直线 就代表了沿AO方向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向。6.连接,入射角1=,折射角2=,用量角器量出入射角和折射角。7.用上述方法测出入射角1分别为30、45、60时的折射角2。五、数据处理1.计算法:通过测量入射角和折射角,然后查数学用表,得出入射角和折射角的正弦值,再代入n= 中求多次不同入射角时n的值,然后取其平均值,即为玻璃砖的折射率。2.图像法:求出多组对应的入射角

3、与折射角的正弦值,作出sin 1-sin 2图像,由n=可知图像应为直线,如图所示,其为折射率。六、注意事项1.实验时,尽可能将大头针竖直插在纸上,且大头针之间及大头针与光线转折点之间的距离要稍大一些。2.入射角1应适当大一些,以减小测量角度的误差,但入射角不宜太大。3.在操作时,手不能触摸玻璃砖的光洁面,更不能把玻璃砖界面当尺子画界线。4.在实验过程中,玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。5.玻璃砖应选用宽度较大的,宜在5 cm以上。若宽度太小,则测量误差较大。七、实验误差1.入射光线和出射光线画得不够精确。因此,要求插大头针时两大头针间距应稍大。2.入射角、折射角测量不精确。为减小测角时的相对

4、误差,入射角要稍大些,但不宜太大,入射角太大时,反射光较强,折射光会相对较弱。【典例1】如图所示，在做“测量玻璃的折射率”实验时，先在白纸上放好一块两面平行的玻璃砖，描出玻璃砖的两个边MN和PQ，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在另一侧透过玻璃砖观察，再插上大头针P3、P4，然后做出光路图，根据光路图计算得出玻璃的折射率。关于此实验，下列说法中正确的是（）A大头针P4须挡住P3及P1、P2的像B入射角越小，折射率的测量越准确C利用量角器量出i1、i2，可求出玻璃砖的折射率D如果误将玻璃砖的边PQ画到PQ，折射率的测量值将偏小【典例2】某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，作出的光路

5、图及测出的相关角度如图所示。（1）下列那些操作有助于减小测量误差_。 A选用较粗的大头针，以便大头针的像能看得清晰B选用宽度适当大一点的玻璃砖C入射角不要过大，也不要过小DP3和P4两针的距离要适当远一点E玻璃砖的前后两个侧面务必平行（2）本实验采用先画入射光线，再插上P1和P2两针，因入射光线已经画好，故只要P1和P2两针插得准、插得直就可以，对两针距离远近没有要求，这个说法是_的。（填“正确”或“错误”） （3）某同学在插P4这枚针的时候不小心插得偏右的了一点，此操作会导致折射率的测量值_。（填“偏大”、“不变”或“偏小”）【典例3】【误差分析】在“测定玻璃的折射率”的实验中，实验小组在白

6、纸上放好玻璃砖MNPQ，画出玻璃砖与空气的两个界面aa和bb（如图）。（1）实验小组内的三位学生在实验中第一位学生在纸上正确画出了玻璃砖的两个折射面aa和bb。因不慎碰动了玻璃砖，使它向aa方向平移了一点（如图1所示），以后的操作都正确无误，并仍以aa和bb为折射面画出了光路图，这样测出的折射率n的值将_（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）；第二位学生为了避免笔尖触划玻璃砖的折射面，画出的aa和bb都比实际的折射面向外侧平移了一些（如图2所示）以后的操作都正确无误，并仍以aa和bb为折射面画出了光路图，这样测出的折射率n的值将_（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）；第三位学生的操作和所画的光路

7、图都正确无误，只是所用的玻璃砖的两个折射面不平行（如图3所示）。用这块玻璃砖测出的折射率n的值将_（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）；（2）另一实验小组的甲、乙、丙、丁四位同学实验中得到如图所示的插针结果，由图可知从图上看，肯定把针插错了的同学是_；从图上看，测量结果准确度最高的同学是_。【随堂练习】1（1）在测定玻璃的折射率时，实验室提供了多种形状的玻璃砖供同学们使用，某实验小组使用两种不同形状的玻璃砖进行实验，他们在纸上画出的界面aa、bb与玻璃砖位置的关系分别如图所示，他们的其他操作均正确，下列说法正确的是_A学习小组没有量角器和圆规，利用刻度尺和三角板也可以测出玻璃砖的折射率B光线从

8、矩形玻砖上表面入射后，再从下表面射出，可能在下表面发生全反射C图测得的折射率比真实值小D图测得的折射率比真实值大（2）另一个实验小组使用半圆柱玻璃砖测定玻璃的折射率，他们的操作步骤如下：A用毫米刻度尺量出半圆柱玻璃砖的直径d，然后确定圆心的位置，记在玻璃砖上；B在白纸上画一条直线作为入射光线，并在入射光线上插两枚大头针P1和P2；C让入射光线与玻璃砖的直径垂直，入射光线经过圆心O；D以垂直于纸面过圆心O的直线为轴，缓慢逆时针转动玻璃砖，同时调整视线方向，直到从玻璃砖下方恰好看不到P2和P1的像，然后沿半圆柱玻璃砖的直径画一条直线AB，过O画AB的垂线与半圆交于C点，过圆上的C点作垂直于OP1的

9、直线交OP1于D，如图所示：看不到P2和P1的像是因为发生了_；只使用毫米刻度尺，且计算简洁，还需要测量_（选择“OD”或“CD”）的长度，记作l；玻璃砖的折射率的表达式n=_。2在“测定玻璃的折射率”实验中：(1)为了取得较好的实验效果，其中正确的是_A必须选用上下表面平行的玻璃砖B选择的入射角应尽量小些C大头针应垂直地插在纸面上D大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些(2)甲同学在画界面时，不小心将两界面aa和bb间距画得比玻璃砖宽度大些，如图所示，则他测得的折射率_（选填“偏大”“偏小”或“不变”）(3)乙同学在量入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，以O点为圆心

10、，OA为半径画圆，交OO延长线于C点，过A点和C点作垂直法线的直线分别交于B点和D点，如图所示，则他只需要测量某两条线段的长度即可，就可求出玻璃的折射率n_（用图中线段的字母表示）。3在做“测定玻璃的折射率”的实验中，先在白纸上放好玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在另一侧透过玻璃砖观察，插上大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像。如图所示，和分别是玻璃砖与空气的两个界面，用“+”表示大头针的位置。图中AO表示经过大头针P1和P2的光线，该光线与界面交于O点，MN表示法线。（1）请将光路图画完整，并在图中标出光线进入玻璃砖发生折射现象的入射角

11、和折射角；( )（2）该玻璃砖的折射率可表示为n=_。（用和表示）（3）在做“用插针法测玻璃折射率”实验中，图中所示直线、表示在白纸上画出的两个界面。两位同学选择的器材和操作如下：A甲同学在白纸上正确画出平行玻璃砖的两个界面与后，将玻璃砖垂直于方向沿纸面向上平移了少许，其它操作正确B乙同学在白纸上画、两界面时，其间距比平行玻璃砖两光学面的间距稍微小些，其它操作正确甲同学测出玻璃砖的折射率与真实值相比_。乙同学测出玻璃砖的折射率与真实值相比_。（填“偏大、偏小、不变”）（4）对“测定玻璃折射率”的实验中的一些问题，几个同学发生了争论，他们的意见如下，其中正确的是( ) A为了提高测量的精确度，P

12、1、P2及P3、P4之间的距离应适当大一些B为了提高测量的精确度，入射角应适当大一些CP1、P2之间的距离的大小及入射角的大小跟测量的精确度无关D如果入射角太大，则反射光过强，折射光过弱，不易观察（5）如下图所示，在测量玻璃折射率的实验中，两位同学换了一块三棱镜来实验，先在白纸上放好截面是正三角形ABC的三棱镜，并确定AB和AC界面的位置。然后在棱镜的左侧画出一条直线，并在线上竖直插上两枚大头针P1和P2，再从棱镜的右侧观察P1和P2的像。插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像。正确完成上述操作后，在纸上标出大头针P3、P4的位置（图中已标出）

13、。为测量该种玻璃的折射率，两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路和若干辅助线，如图甲、乙所示。在图中能够仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图_（选填“甲”或“乙”），所测玻璃折射率的表达式n=_（用代表线段长度的字母ED、FG表示）。4在测量玻璃折射率实验中，探讨下列问题：（1）“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，和分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图所示，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和，用“+”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针和，在插和时，应使( )A只挡住的像B只挡住的像C同时挡住、的像D挡住和、的像（2）某同学在画界面时，不小心

14、将两界面、间距画得比玻璃砖宽度大些，如图所示，则他测得折射率_（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。5某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，量角器，圆规，笔，图钉，白纸。（1）下列措施能够提高实验准确程度的是_。A选用两光学表面间距大的玻璃砖B选用两光学表面平行的玻璃砖C选用粗一点的大头针完成实验（2）某同学用图钉将白纸按在绘图板上，如图甲所示，先在白纸上画出一条直线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。把平行玻璃砖平放在白纸上，使它的长边与aa对齐，画出玻璃砖的另一条长边bb。下列实验操作步骤的正确顺序是_。在线段AO上竖直

15、地插上两枚大头针P1、P2，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挡住。移去玻璃砖，连接P3、P4并延长交bb于O，连接OO即为折射光线，入射角1AON，折射角2OON。在观察的这一侧依次插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P1、P2的像及P3，记下P3、P4的位置。改变入射角1，重复实验，记录相关测量数据。用量角器测出入射角和折射角。（3）该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如图所示，其中实验操作正确的是_。ABCD（4）该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入

16、射光线、折射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN的垂线，垂足分别为C、D点，如图乙所示，则玻璃的折射率n_。（用图中线段的字母表示）（5）如图丙所示，一同学在纸上画玻璃砖的两个界面aa和bb时，不小心将两界面aa、bb间距画得比玻璃砖宽度大些，则测得的折射率_。（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。6在通过“插针法”测量玻璃的折射率实验中：（1）如图甲所示为实验使用的长方体玻璃砖，实验时不能用手直接接触玻璃砖的_（选填“磨砂面或“光学面”）。（2）关于该实验，有以下操作步骤，正确的是_。A摆好玻璃砖，并用笔紧贴玻璃画出其上下界面B标记入射光线的大头针P1、P2之间的距离应适当大些C在插针的过程中，大头针P3应挡住P1、P2D在测量数据时，仅用毫米刻度尺也能获得计算折射率所需要的全部数据（3）在实验过程中画出界面a后，不小心将玻璃砖向上平移了一些，导致界面a画到图中虚线位置，而在作光路图时界面a仍为开始所画的，则所测得的折射率将_（填“偏大”“偏小”或“不变”）。试卷第7页，共1页学科网（北京）股份有限公司