创新方案2014年高考物理精品教学案与知能演练 实验14测定玻璃的折射率

创新方案2014年高考物理精品教学案与知能演练 实验14测定玻璃的折射率内容摘要：

1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (1)测定玻璃的折射率。 (2)学会用插针法确定光路。 图实141如图实141 所示，当光线 一定的入射角 1 穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线 应的出射光线 而求出折射光线 折射角 2，再根据 n 或 n 算出玻璃的折射率。 12 璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器(或圆规) 、三角板、铅笔。 (1)如图实142 所示，用图钉把白纸固定在木板上。 图实142(2)在白纸上画一条直线 并取 的一点 O 为入射点，作过 O 的法线光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址。 (3)画出直线 为入射光线，并在 插上 2 两枚大头针。 (4)在白纸上放上玻 2、璃砖，使其中一个长边与直线 齐，并画出另一条长边的对齐线 (5)通过玻璃砖观察并调整视线方向，使 像被 住，然后在观察一侧插上大头针 时挡住 1 的像，再插上 住 1 的像。 (6)移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针 4 的针孔位置确定出射光线 OB 及出射点 O，连接 O、O得线段 则 玻璃砖内的折射光线。 (7)用量角器测量入射角 1 和折射角 2，并查出其正弦值 1 和 2。 (8)改变入射角，重复实验，记录下每次的入射角 1 和折射角 2。 (1)计算法：用量角器测量入射角 1 和折射角 2，并查出其正弦值 1 和 2。 算出不同入射角时的 ，并取平均值。 12图实143(2)作 12 图象：改变不 3、同的入射角 1，测出不同的折射角 2，作 12 图象，由 n 可知图象应为直线，如图实143 所示，其斜率为折射率。 12(3)“单位圆”法确定 1、 2，计算折射率 n：图实144以入射点 O 为圆心，以一定的长度 R 为半径画圆，交入射光线 E 点，交折射光线 E点，过 E 作 垂线 E作 垂线 EH。 如图实光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 144 所示，1 ，2 ，ER，则 n。 只 H12 H要用刻度尺量出 H的长度就可以求出 n。 (1)玻璃砖宜适当宽些且实验中玻璃砖的位置不要移动。 用手拿玻璃砖时，只能接触玻璃砖的毛面或棱，严禁用玻璃砖当尺子画界面。 (2)大头针应竖直插入，两大头 4、针间距离宜大些。 (3)所选入射角不应过大，否则在另一侧看不清 2 的像；也不应过小，否则测量误差较大。 (4)由于要多次改变入射角重复实验，所以入射光线与出射光线要一一对应。 (1)入射光线、出射光线确定的准确性造成误差，故入射侧、出射侧所插大头针间距大一些。 (2)入射角和折射角的测量造成误差，故入射角适当大一些，以减小测量的相对误差。 实验原理与操作例 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145 甲所示。 图实145(1)根据图甲画出完整的光路图；(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) ； 5、(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 同一入射光线上的 2 枚大头针，其对应出射光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ( 填“A”或“ B”)。 解析(1)分别连接玻璃砖两侧的大头针所在的点，并延长与玻璃砖边分别相交，标出传播方向，然后连接玻璃砖边界的两交点，即为光线在玻璃砖中传播的方向。 光路如图所示。 (2)设方格纸上正方形的边长为 1，光线的入射角为 i，折射角为 r，则 i r 42 n r )由题图乙可知，光线 当于光线射到了一个三棱镜上，因此出射光线将向底边偏折，所以出射光线过。 答案(1)见解析(2)说明： 6、围内都可)(3) 2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 不慎碰了玻璃砖使它向 向平移了一些，如图实146 甲所示，其后的操作都正确。 但画光路图时，将折射点确定在 ，则测出的 n 值将_。 图实146(2)乙同学为了避免笔尖接触玻璃面，画出的 ab和 cd都比实际界面向外侧平移了一些，如图乙所示，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ab和 cd 上，则所测出的 n 值将_。 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (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_。 解析(1)由图甲可以看出折射角不变， 7、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折射角偏大，由 n 知，测得的折射率偏小。 12(3)同样可根据入射光线和出射光线确定玻璃砖内折射光线，从而确定入射角和折射角，只要第二个界面不发生全反射即可，不过入射光线和出射光线不平行，如图丙所示。 答案(1)不变(2) 偏小(3)不受影响同类实验的拓展与创新例 3学校开展研究性学习，某研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器，如图实147 所示。 在一圆盘上，过其圆心 O 作两条互相垂直的直径 F，在半径 ，垂直盘面插下两枚大头针 2，并保持 2 位置不变，每次测量时 8、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 平，为界面的法线，而后在图中右上方区域观察 2 的像，并在圆周上插上大头针 1、P 2 的像。 同学们通过计算，预先在圆周 分刻好了折射率的值，这样只要根据 插的位置，就可直接读出液体折射率的值，则：图实147(1)若0， 与 夹角为 30，则 所对应的折射率的值为_。 (2)图中 4 两位置_处所对应的折射率值大。 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (3)作 延长线交圆周于 K，K 处所对应的折射率值应为_。 解析(1)根据折射定律 n ，题中 160， 2 0 ，所以12n 00(2)图中 3所对应的入射角，所以 3)因 A、 O、K 在 9、一条直线上，入射角等于折射角，所以 K 处对应的折射率为 1。 答案(1)2) 3)1教材实验练基础定玻璃的折射率”实验时，用他测得的多组入射角 1 与折射角 2 作出12 图象如图实14 8 所示。 下列判断中正确的是 ()图实148A他做实验时，研究的是光线从空气射入玻璃的折射现象B玻璃的折射率为 璃的折射率为 璃的临界角的正弦值为 12图线可知 ，而介质的折射率都比12 或空气) 的 大，故光是从空气射入玻璃的，入射角为 1，A 项正确；由折射率定义知 n 项正确，B 项错误；由临界角定义可知临界角的正弦值 1世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (2012江苏高考)“测定玻璃的折射率 ”实 10、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149 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149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 用入射点和出射点的连线来确定折射光线，作出法线，用量角器量出入射角 1和折射角 2，从而利用折射定律 n 确定玻璃的折射率。 12答案：挡住 C 及 A、 11、B 的像算对)3(2012重庆高考)如图实 1410 甲所示为光学实验用的长方体玻璃砖，它的_面不能用手直接接触。 在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔 a、b、c 的位置相同，且插在 c 位置的针正好挡住插在 a、b 位置的针的像，但最后一个针孔的位置不同，分别为 d、e 两点，如图乙所示。 计算折射率时，用_(填“d ”或“ e”)点得到的值较小，用_( 填“d ”或“e”)点得到的值误差较小。 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 1410解析：光学面若被手接触污染，会影响观察效果，增加实验误差，故玻璃砖的光学面不能用手直接触摸，第一空填“光学” ，计算玻璃折射 12、率时，需将 c 点与 d 或 e 点连接，即为出射光线，连接 d 时，入射光 折射角更大，计算出的折射率更小，第二空填“d”，又因长方体玻璃砖两光学面平行，出射光与入射光应该平行，根据图中 d、e 两点的位置，用 e 点时出射光与入射光更接近于平行，误差更小，第三空应填“e”。 答案：光学de改进实验练能力1在用插针法测定玻璃的折射率的实验中，某同学操作步骤如下：用图钉将记录光路的白纸固定在平板上；手拿玻璃砖的毛面或棱，将其轻放在白纸上；用铅笔环绕玻璃砖画出边界 在 选择一点 O，作为不同入射角的入射光线的共同入射点，画出入射角 1 分别为 0、30 、 45的入射光线；用“插针法”分别得到各条入射光线的出射光线，观察时着重看大头针针帽是否在一条直线上，取下玻璃砖、大头针，连接各针孔，发现所画折射光线中有两条相交，量出各个折射角 2；按公式分别计算 ，取。