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1、1 第 54 讲实验 探究 测定玻璃的折射率 考情剖析 注 考纲要求及变化中 代表了解和认识 代表理解和应用 命题难度中的A 代表容易 B代表中等 C代表难 考查内容 考纲要求 及变化 考查年份考查形式考查详情考试层级命题难度 测定玻 璃的折 射率 实 验 探 究 12 年填空 考查 测 定玻璃的 折射率 的实验原 理及数据 处理 次重点B 小结 及 预测 1 小结 测 定玻璃的 折射率实 验以填空 题的形式 进行考查 考查实验 原理及数 据处理 2 预测 仅在 12 年 考查过 但 仍然不能 排除 14 年 仍会考查 的可能性 3 复习建 议 建议复 习时全面 理解光的 折射及反 射定律和
2、了解此实 验的实验 原理 实验 内容 注意 事项以及 误差分析 等 2 知识整合 实验流程图 基础自测 实验目的 1 理解用插针法测定玻璃折射率的原理 2 学会测定玻璃的折射率的实验方法 实验器材 玻璃砖 白纸 木板 大头针 四枚 图钉 四枚 量角器 三角板 或直尺 铅笔 实验原理 用插针法确定光路 找出跟 线相对应的 线 用量角器测出入射角i 和折射角r 根据折射定律计算出玻璃的折射率n sini sinr 实验步骤 1 把白纸用图钉钉在木板上 2 在白纸上画一条直线aa 作为界面 画一条线段AO作为 光线 并过O 点画出界面aa 的法线NN 如图所示 3 3 把长方形的玻璃砖放在白纸上 使
3、它的一个边跟aa 对齐 并画出玻璃砖的另一个 边bb 4 在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1和P2 5 在玻璃砖的bb 一侧竖直地插上大头针P3 用眼睛观察 调整视线 要使P3能同时 挡住 和 的像 6 同样地在玻璃砖的bb 一侧再竖直地插上大头针P4 使P4能挡住P3 和P1和P2 的像 7 记下P3和P4的位置 移去玻璃砖和大头针 过P3和P4作直线O B与bb 交于O 连接OO OO 就是玻璃砖内的 光线 入射角i NOA 折射角r O ON 8 用量角器量出入射角和折射角的度数 9 从三角函数表中查出入射角和折射角的正弦值 记入自己设计的表格里 10 用上面的方法分别求出入射角是30
4、 45 60 时的折射角 查出入射角i NOA和折射角r O ON 的正弦值 11 算出不同入射角时 sini sinr 的值比较一下 看它们是否接近一个常数 求出几次实验中 所测 sini sinr 的平均值 这就是玻璃砖的折射率 重点阐述 重点知识概述 数据处理 数据处理的另一种方法 如图所示 以O1为圆心以任意长为半径 半径要尽可能长些约 10cm 画圆交入射光线AO1 4 于M点 交折射光线O1O于P点 过M P作NN 的垂线MK PQ 则n 据此可知 用刻度尺测出MK QP的长度 即可求出折射率n 误差分析 误差的主要来源 1 确定入射光线 出射光线时的误差 故入射侧 出射侧所插两枚
5、大头针间距离宜 点 2 测量入射角与折射角时的误差 故入射角不宜过 但入射角也不宜过大 过 大则反射光较强 出射光较弱 注意事项 1 玻璃砖要厚 用手拿玻璃砖时 只能接触玻璃毛面或棱 严禁用玻璃砖当尺子画界 面 2 入射角应在30 到 60 之间 3 大头针要竖直插在白纸上 且玻璃砖每一侧两枚大头针P1与P2间 P3与P4间的距离 应尽量 一些 以减小确定光路方向时造成的误差 4 玻璃砖的折射面要画准 5 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编号以免混 乱 难点释疑 1 用刻度尺或量角器测量长度或角度计算折射率n 2 误差分析时注意主要误差来源 针对实际问题进行分析
6、3 注意事项注意文字表述 一定要准确精炼 典型例题 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 题图是在 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 5 温馨提示 解此题时 应熟悉实验步骤 会利用公式计算折射率 记录空间 变式训练1 某同学用插针法测量平行玻璃砖的折射率n 作出光路如图所示 过C 点作法线交玻璃砖于A点和C点 过O点延长入射光线交AC于B点 1 设OA的长度为l1 OB的长度为l2 OC的长度为l3 AB的长度为l
7、4 AC的长度为 l5 为方便地测量出玻璃砖的折射率 需用刻度尺测量的至少有 选填l1 l2 l3 l4 l5 则计算玻璃砖折射率的表达式为n 2 为减少测量时带来的实验误差 入射角应适当 选填 大 或 小 一些 变式训练2 在做 测定玻璃的折射率 的实验时 1 某同学在纸上正确画出玻璃的两个界面ab和cd时不慎碰了 6 玻璃砖 使它向上平移了一些 如图所示 其后的操作都正确 在画光路图时 将入射 点和出射点分别确定在ab cd上 则测出的折射率n将如何变化 2 某同学为了避免笔尖接触玻璃面 画出的ab和cd都比实际侧面向外侧平移了一些 如图甲所示 其后的操作都正确 但在画光路图时 将入射点
8、出射点分别确定在ab cd 上 则测出的折射率n将如何变化 甲乙 3 某同学在画界面时 不小心将两个界面ab cd间距画得比玻璃砖宽度大些 如图 乙所示 则测出的折射率n将如何变化 7 随堂演练 1 如图用插针法测定玻璃折射率的实验中 以下各说法中正确的是 第 1 题图 A P1 P2及P3 P4之间的距离适当大些 可以提高准确度 B P1 P2及P3 P4之间的距离取得小些 可以提高准确度 C 入射角 1适当大些 可以提高准确度 D 入射角太大 折射光线会在玻璃砖的内表面发生全反射 使实验无法进行 2 某同学做 测定玻璃的折射率 实验时 由于没有量角器 在完成光路图后 以O 为圆心画圆 分别
9、交入射光线于A点 交OO 连线延长线于C点 分别过A点 C点作法线 NN 的垂线AB CD交NN 于B点 D点 用刻度尺量得AB 6 cm CD 4 cm 玻璃的折射 率为 8 第 2 题图 3 在做 测定玻璃砖折射率 的实验时 乙同学为了避免笔尖接触玻璃面 画出的 a b 和c d 都比实际侧面向外侧平移了一些 如图所示 以后的操作都正确 画光路 图 时 将 入 射 点 和 折 射 点 确 定 在a b 和c d 上 则 测 出 的 折 射 率 将 第 3 题图 4 在测定玻璃的折射率实验中 操作步骤如下 1 先在白纸上画出一条直线aa 代表两种介质的界面 过aa 上的O点画出界面的法 线N
10、N 并画一条线段AO作为入射光线 2 把长方形玻璃砖放在白纸上 使它的长边跟aa 对齐 3 在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1 P2 透过玻璃砖观察大头针P1 P2的像 调 整视线方向 直到P1的像被P2挡住 再在观察的这一侧插两枚大头针P3 P4 使P3挡住P1 P2 P4挡住P1 P2 P3 记下P3 P4的位置 4 移去大头针和玻璃砖 连接P1 P2作为入射光线 连接P3 P4作为折射光线 测 量出入射角i与折射角r 填入表格中 上述操作步骤中存在严重的缺漏 应做的补充是 9 5 一块玻璃砖有两个相互平行的表面 其中一个表面是镀银的 光线不能通过此表 面 现要测定此玻璃的折射率 给定的
11、器材还有 白纸 铅笔 大头针4 枚 P1 P2 P3 P4 带有刻度的直角三角板 量角器 实验时 先将玻璃砖放到白纸上 使上述两个相互 平行的表面与纸面垂直 在纸上画出直线aa 和bb aa 表示镀银的玻璃表面 bb 表 示另一表面 然后 在白纸上竖直插上两枚大头针P1 P2 如图所示 用P1 P2的连线表示 入射光线 第 5 题图 1 为了测量折射率 应如何正确用大头针P3 P4 试在题图中标出P3 P4的位置 2 然后 移去玻璃砖与大头针 试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中 的入射角 1与折射角 2 简要写出作图步骤 3 写出用 1 2表示的折射率公式为n 10 第 54 讲实
12、验 探究 测定 玻璃的折射率 知识整合 基础自测 实验原理 入射折射 实验步骤 2 入射5 P1P26 本身7 折射 数据处理 MK PQ 误差分析 1 大2 小 注意事项 3 大 重点阐述 典型例题 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 题图是在 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 答案 挡住 C及 A B的像1 8 1 6 1 9 解析 在插入第三个大头针C时 要使它挡住A B的像 在插入第四个大头针D时 要使它
13、挡住C及 A B的像 11 玻璃折射率n sini sinr 0 85 0 47 1 8 变式训练 1 1 l2 l3 l3 l2 2 大 解析 1 如图所示 根据折射定律和几何关系 可得 n sini sinr l1 l 2 l1 l3 l3 l2 2 入射角适当大些可减小测量误差 变式训练 2 1 不变 2 偏小 3 偏小 解析 1 作出光路图 如图 可以看 出光线入射角相同 折射角不变 此时玻璃砖的平移对测量 结果没有影响 故测得的折射率n 不变 2 作出光路图 如图甲 可以看出 使入射点向左移 出射点向右移 所画出的折射 角 r 比实际折射角r 偏大 根据n sini sinr 知 测
14、得的折射率偏小 12 甲乙 3 如图乙所示 可看出测得的入射角不受影响 但测得的折射角比真实的折射角偏大 因此测得的折射率偏小 随堂演练 1 AC 解析 P1 P2 P3 P4之间的距离适当大些 可减少测量误差 提高精确 度 A 正确 入射角 1适当大些 也可减小误差 提高精确度 C 正确 当玻璃砖前后两 表面平行时 P1P2与 P3P4也平行 光线不可能发生全反射 D错 2 1 5 解析 O 所在玻璃面为界面 设入射角为 1 折射角为 2 由几何关系 得 sin 1 AB OA sin 2 CD OC 其中 OA OC 由以上关系得n AB CD 代入数据得 n 1 5 3 偏小 解析 根据
15、题中的情况 做出相应光路图 如图所示 从图中可看出在 该同学的操作下 使入射点O1向左平移 折射点O2将向右移 所画出的折射角r 比实际折 第 3 题图 射角 r 偏大 而入射角又不变 由n sini sinr 知 测得的折射角将偏小 13 4 见解析 解析 步骤 2 中应在白纸上画出玻璃砖的另一边bb 步骤 4 中 应通过 P3 P4的连线与bb 的交点 作出玻璃砖中的折射光线 第 5 题图 5 1 如图所示 2 见解析 3 sin 1 sin 2 解析 1 在 bb 一侧观察P1 P2 由 P1 P2发出的光经bb 折射 再经aa 反射 最后经bb 折射后射出 的像 在适当的位置插 上 P3 使得 P3挡住 P1 P2的像 在一条直线上 再插上P4 让它挡住P2 或 P1 的像和 P3 如图所示 2 过 P1 P2作直线与bb 交于O 过 P3 P4作直线与bb 交于O 利用 刻度尺找到OO 的中点M 过 O点作 bb 的垂线CD 过 M点作 bb 的垂线与aa 相交 于 N点 如图所示 连结ON P1OD 1 CON 2 3 n sin 1 sin 2
