高考物理实验方法 插针法测玻璃折射率（含解析）-人教版高三全册物理试题.doc

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1、2020-2021年高考物理实验方法：插针法测玻璃折射率【目的和要求】 应用折射定律测定玻璃的折射率，加深对折射定律的理解。 【仪器和器材】 玻璃砖（J2506型），钢直尺，大头针，量角器或圆规，图板，图钉或透明胶带，白纸或坐标纸。 【实验方法】 1插针 将一张八开的白纸或坐标统，平铺在绘图板上，用图钉或透明胶带固定，玻璃砖平放在纸中央。取一枚大头针，紧贴玻璃砖上底面AE的中点附近，垂直插牢在图板上。插针点为O点，取第二枚大头针，垂直插在O点左上方的O1点。实验者的眼睛在玻璃砖下底面CD的下方，沿水平方向透过玻璃砖观察插在O、O1点处的大头针，移动观察位置，使两枚大头针位于一直线上。然后在玻璃

2、砖下底面CD的下方，沿着O1O的方向再在点O2、O3处插两枚大头针，观察者应看到插在O1、O、O2、O3的四枚大头针在一直线上。 拔下大头针，标好插针点O1、O、O2、O3。笔尖贴紧玻璃砖画下它的轮廓线AECD，如图511所示。 2作图 取走玻璃砖，连直线O1O、O2O3，延长O3O2交DC边干O，连OO。过点O作AE的垂线NN，则O1O为入射光线，OO为折射光线，ON为法线，O1ON为入射角i，OON为折射角i，如图512所示。 3 测量计算 根据图512，有两种计算折射率的方法。 （1） 用量角器在图512上量出入射角i及折射角i，代入折射定律公式 nsinisini 计算出折射率n。 （

3、2） 如图512所示，延长OO，以O为圆心，R（大于100毫米）为半径作圆，分别与入射光线O1O交于P，与折射光线OO的延长线交于P。过PP作NN的垂线，垂足分别为BB，刚 siniPBR siniPBR nsinisiniPBPB 用钢直尺测出PB及PB，代入上式即可计算出折射率。 根据图512，用上述两种方法测得的结果列在表中。 表 1 iin4502801.51表2PBPBn80.7mm53.8mm1.50题1：“测定玻璃的折射率冶实验中,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 _. 题12B-2 图是在白纸上留下的实验

4、痕迹,其中直线a、a忆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)【答案】挡住C及A、B的像；1.8（1.61.9都算对）【解析】方法1.如果考生带有量角器，分别连接AB和CD，分别交和于O和O，过O作的垂线M1N1，即为法线,如图答1图,则角AO1M2为入射角,角C01N为折射角,用量角器分别测得=60，=30，则玻离的折射率为n=。方法.如果考生没有带量角器而只带直尺或三角板，在图中，分别测量长度O102=1.50cm和O2N1=0.75cm, 则折射角的正弦为Sin，然后在O1A上截取O1A1=1.50cm，从A作M1N1的垂线A1M

5、1，测量长度A1M1=1.30 ，则入射角的正弦为 ,所以玻璃的折射率为，或。方法3.考生如果带有圆规和直尺的话，可以这样做。以为圆心、为半径画圆，交AB于A1，从A1向M1N1作垂线，M1为垂足，分别测量A1M1=1.30cm和N1O2=0.75cm，则玻璃的折射率为。题2.在测定玻璃的折射率的实验中,对一块两面平行的玻璃砖,用插针法找出与入射光线对应的出射光线现有甲、乙、丙、丁四位同学分别做出如图的四组插针结果（1）从图上看,肯定把针插错了的同学是 （2）从图上看,测量结果准确度最高的同学是 【答案】乙（1分） 丁 （2分）【解析】本实验中，为了减小误差，入射角应在500700（甲的入射角

6、过小），针距应尽量大些（丙的针距过小），应选用较宽的玻璃砖，还要特别注意界面线与玻璃界面准确重合。题3. 某同学用大头针、三角板、量角器等器材测量半圆形玻璃砖的折射率，开始玻璃砖位置如图中实线所示，使大头针、 圆心在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心 缓缓转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观察、 的像，且 的像挡住的像，如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失，此时只需测量出 ，即可计算出玻璃砖的折射率，请用你的方法表示出折射率【答案】玻璃砖直径边绕O点转过的角度，n=题 4.在“测定玻璃的折射率”实验时，（1） 下列做法正确的是_A. 入射角越大误差越小B.

7、 在白纸上放好玻璃砖后,用铅笔贴着光学面画出界面C. 实验时即可用量角器，也可以用圆规和直尺等工具进行测量D. 判断像与针是否在同一直线时，应该观察大头针的头部（2）小明同学在插针时玻璃砖的位置如图1所示。根据插针与纸上以画的界面确定入射点与出射点，依据上述操作所测得的折射率_（填“偏大”、“偏小”或“不变”）；（3） 小明同学经正确操作后，在纸上留下四枚大头针的位置，AB和CD是描出的玻璃砖的两个边，如图2所示.请在答题纸上画出光路图。【答案】 （1）C（2）偏小（3）下图 题5. 在利用插针法测玻璃的折射率时，透过玻璃砖看大头针以确定光线是实验中的基本步骤，如图所示，若已知长方形玻璃abc

8、d的折射率为n=1.55，在靠近ab面的一侧固定一枚大头针P，用眼睛在另外三个侧面分别观察大头针P的像，下列说法中正确的是（）A在ad面一侧偏下的位置可以看到P的像B在bc面一侧偏上的位置可以看到P的像C在cd面一侧偏右的位置可以看到P的像D在以上的三个位置都可以看到P的像【答案】C【解析】A、作出从ad面一侧射出的光线如图，当入射角i1接近90时，折射角r最大，r的最大值约为：sinr=，所以r45，则由几何知识得：入射角i245。设临界角为C则sinC=，所以C45，故光线射到ad面上将发生全反射，故在ad面一侧偏下的位置不能看到P的像B、与A同理，在bc面一侧偏下的位置也不能看到P的像故B错误C、作出从cd面一侧射出的光线如图，则知在cd面一侧偏右的位置可以看到P的像故C正确D、由上知，D错误故选C