高考物理总复习课件人教版高中物理选修三《实验测定玻璃的折射率》专题讲解ppt课件

物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 第二单单元 实验实验 ：测测定玻璃的折射率 物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 一、实验目的 1测定玻璃的折射率 2学会用插针法确定光路 物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 二、实验原理 图1 物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 三、实验器材 玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器(或圆规)、 三角板、铅笔 物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 四、实验步骤 1如图2所示，将白纸用图钉按在木板上，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 MN，并画一条线段AO作为入射光线 图2 物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 2把平行玻璃砖砖平放在白纸纸上，使它的长边长边 跟aa对齐对齐 ，画出玻璃砖砖的另一条长边长边 bb. 3在线线段AO上竖竖直地插上两枚大头针头针 P1、P2，透过过玻璃 砖观砖观 察大头针头针 P1、P2的像，调调整视线视线 的方向，直到P1的 像被P2挡挡住再在观观察的这这一侧侧依次插两枚大头针头针 P3、 P4，使P3挡挡住P1、P2的像，P4挡挡住P1、P2 的像及P3，记记下 P3、P4的位置 4移去玻璃砖连砖连 接P3、P4并延长长交bb于O，连连接OO即 为为折射光线线，入射角1AOM，折射角2OON. 物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 五、实验数据的处理方法 1图象法：改变不同的入射角1，测出不同的折射角2， 作sin1sin2图象，由n 可知图象应为直线，如右 图3所示，其斜率为折射率 图3 物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 2单单位圆圆法：在不使用量角器的情况下，可以用单单位圆圆 法 (1)以入射点O为圆为圆 心，以一定长长度R为为半径画圆圆， 交入射光线线OA于E点，交折射光线线OO于E点，过过E作 NN的垂线线EH，过过E作NN的垂线线EH，过过E作NN的垂 线线EH.如图图4所示 图4 物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 六、注意事项 1玻璃砖应选用厚度、宽度较大的 2大头针要插得竖直，且间隔要大些 3入射角不宜过大或过小，一般在1575之间 4玻璃砖的折射面要画准，不能用玻璃砖界面代替直尺 画界线 5实验过程中，玻璃砖和白纸的相对位置不能改变 物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 七、误差分析 1用插针法测玻璃的折射率，误差的主要来源是对角度 的描绘与测量，因此要求插大头针时两大头针间距应较大 ，测角时，应使入射角稍大些，但不宜过大 2在用图象法处理实验数据时，应保证所作的点在同一 直线上，算出不同入射角时 的比值，看它们是否接 近一个常数每次实验时，将入射角和折射角一一对应， 进行编号，以免相混，所作的图象若不是一条直线，说明 操作过程有些数据出现差错 物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 【例1】 如图图5所示，用插针针法测测定玻璃折射率的实验实验 中，以下各说说法中正确的是( ) 图5 物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 AP1、P2及P3、P4之间间的距离适当大些，可以提高准确 度 BP1、P2及P3、P4之间间的距离取得小些，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，折射光线线会在玻璃砖砖的内表面发发生全反 射，使实验实验 无法进进行 EP1、P2的间间距，入射角的大小均与实验实验 的准确度无关 物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 解析：因为实验中的入射光线和折射光线都是通过隔着玻 璃砖观察一直线后确定的，相互间的距离太小，容易出现 偏差，A正确； 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，C正确； 由于光通过玻璃砖时，各相关角度是互相制约着的，其出 射角恒等于入射角，而对于入射角的界面，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，折射角也趋于最大值C，而对于出射的 物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 界面，在玻璃砖内的折射光线的入射角最大值也只能为C ，根据光路可逆原理，出射角最大也趋于90，即始终能 透过玻璃砖看到入射光线，D错 答案：AC 物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 【例2】 在用插针针法测测定玻璃砖砖的折射率的实验实验 中，甲 、乙、丙三位同学在纸纸上画出的界面aa、bb与玻璃砖砖位 置的关系分别别如图图6、和所示，其中甲、丙两同学 用的是矩形玻璃砖砖，乙同学用的是梯形玻璃砖砖他们们的其 他操作均正确，且均以aa、bb为为界面画光路图图 图图6 物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 (1)甲同学测测得的折射率与真实值实值 相比_(填“偏大 ”“偏小”或“不变变”) (2)乙同学测测得的折射率与真实值实值 相比_(填“偏大 ”“偏小”或“不变变”) (3)丙同学测测得的折射率与真实值实值 相比_ 物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 解析：用图测定折射率时，玻璃中折射光线偏折小了， 所以折射角增大，折射率减小；用图测折射率时，只要 操作正确，与玻璃砖形状无关；用图测折射率时，无法 确定折射光线偏折的大小，所以测得的折射率可大、可小 、可不变 答案：(1)偏小 (2)不变 (3)可能偏大、可能偏小、可能 不变 物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 【例3】 (2009年牡丹江模拟拟)学校开展研究性学习习，某研 究小组组的同学根据所学的光学知识识，设计设计 了一个测测量液 体折射率的仪仪器，如图图7所示在一圆盘圆盘 上，过过其圆圆心O 作两条互相垂直的直径BC、EF，在半径OA上，垂直盘盘面 图7 物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 插下两枚大头针头针 P1、P2，并保持P1、P2位置不变变，每次测测 量时让圆盘时让圆盘 的下半部分竖竖直进进入液体中，而且总总使得液 面与直径BC相平，EF作为为界面的法线线，而后在图图中右上 方区域观观察P1、P2的像，并在圆圆周上插上大头针头针 P3，使P3 正好挡挡住P1、P2的像同学们们通过计过计 算，预预先在圆圆周EC 部分刻好了折射率的值值，这样这样 只要根据P3所插的位置，就 可直接读读出液体折射率的值值，则则： 物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 (1)若AOF30，OP3与OC的夹夹角为为30，则则P3处处所对对 应应的折射率的值为值为 _ (2)图图中P3、P4两位置_处处所对应对应 的折射率值值大 (3)作AO的延长线长线 交圆圆周于K，K处处所对应对应 的折射率值应值应 为为_ 物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 解析：本题考查利用插针法测定液体的折射率和对折射率 的理解 (1)根据折射定律n ，题中160，2 AOF30，所以n 1.73. (2)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 处对应的折射率为1. 答案：(1)1.73 (2)P4 (3)1 物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 1某同学用插针针法测测定玻璃的折射率n，他的实验实验 方法 和操作步骤骤正确无误误，但事后发现发现 玻璃砖砖的两个光学面 aa与bb不平行，那么下列说说法中正确的是 ( ) AP1P2与P3P4两条直线线不平行 BP1P2与P3P4两条直线线一定平行 C测测出的n值值一定偏大 D测测出的n值值不受影响 物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 解析：测玻璃的折射率n只要找一条光路，得出这条光路 的入射角1的正弦，折射角2的正弦，比值不变，n就不变 ，当aa与bb不平行时，由几何关系可知P1P2与P3P4一定不 平行，由于该同学实验无误，光路无误，测出的1、2无 偏差，则计算出的n也无偏差故AD正确 答案：AD 物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 2某同学做测测定玻璃折射率的实验时实验时 ，用他测测得的多组组 入射角1与折射角2作出sin1sin2图图象如图图8所示，下 列判断正确的是( ) 图8 物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 A他做实验时实验时 ，研究的是光线线从空气射入玻璃的折射现现 象 B玻璃的折射率为为0.67 C玻璃的折射率为为1.5 D玻璃临临界角的正弦值为值为 0.67 物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 答案：ACD 物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 3两个同学各设计设计 一个数据记录记录 表格，而且都已完成了 计计算，你认为对认为对 的是_ 甲设计设计 的表格是 物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 乙设计设计 的表格是 次 数 123 角平 均 值 正弦 值 n 1304560450.707 2 20.9 30.5 38.0 28.80.497 1.4 2 物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 解析：测玻璃的折射率实验，其原理是应用折射定律n 计算n值入射角1与折射角2要对应，每一个入射角1必 对应一确定的折射角2.为减小误差，最终应对求得的n值 求其平均值，而不是求入射角1或折射角2的平均值 答案：甲 物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 4用“插针针法”测测定透明半圆圆柱玻璃砖砖的折射率，O为为玻 璃砖砖截面的圆圆心，使入射光线线跟玻璃砖砖的平面垂直，如 下图图9所示的四个图图中P1、P2、P3和P4是四个学生实验实验 插 针针的结结果 图图9 物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 (1)在这这四个图图中肯定把针针插错错了的是_ (2)在这这四个图图中可以比较较准确地测测出折射率的是 _，计计算玻璃的折射率的公式是_ 物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 解析：(1)垂直射入半圆柱玻璃砖平面的光线，经玻璃砖折 射后，折射光线不能与入射光线平行(除过圆心的光线)， A错 (2)测量较准确的是图D，因B图的入射光线经过圆心，出 射光线没有发生折射，C图的入射光线离圆心太近，射到 圆界面上时，入射角太小不易测量，会产生较大的误差 测量出入射角与折射角后，由折射定律求出折射率n . 答案：(1)A (2)D n 物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 5如图图10画有直角坐标标系Oxy的白纸纸位于水平桌面上，M 是放在白纸纸上的半圆圆形玻璃砖砖，其底面的圆圆心在坐标标原 点，直边边与x轴轴重合OA是画在纸纸上的直线线，P1、P2为为 竖竖直地插在直线线OA上的两枚大头针头针 ，P3是竖竖直地插在纸纸 上的第三枚大头针头针 ，是直线线OA与y轴轴正方向的夹夹角， 是直线线OP3与y轴负轴负 方向的夹夹角只要直线线OA画得合适， 且P3的位置取得正确，测测出角和，便可求得玻璃的折射 率 物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 某学生在用上述方法测测量玻璃的折射率时时，在他画出的直 线线OA上竖竖直地插上了P1、P2两枚大头针头针 ，但在y0的区 域内，不管眼睛放在何处处，都无法透过过玻璃砖砖看到P1、 图10 物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 P2的像，他应应采取的措施是_若他已透过过玻璃 砖砖看到P1、P2的像，确定P3的位置的方法是_ 若他已正确地测测得了、的值值，则则玻璃的折射率n _. 物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 解析：无法看到P1、P2的像是OA光线的入射角过大，发生 全反射的缘故所以他应采取的措施是：在白纸上另画一 条更靠近y轴正方向的直线OA，把大头针P1、P2竖直地插 在所画的直线上，直到在y0的区域透过玻璃砖能看到P1 、P2的像P3能挡住P1、P2的像说明OP3是OA的折射线 所以确定P3位置的方法是：插上大头针P3，使P3刚好能挡 住P1、P2的像，折射率n . 物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 答案：在白纸上另画一条更靠近y轴正方向的直线OA，把 大头针P1、P2竖直地插在所画的直线上，直到在y0的区 域透过玻璃砖能看到P1、P2的像 使P3刚好能挡住P1、 P2的像 物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 6某同学由于没有量角器，他在完成了光路图图后，以O点 为圆为圆 心，10.00 cm为为半径画圆圆，分别别交线线段OA于A点， 交线线段OO的延长线长线 于C点，过过A点作法线线NN的垂线线AB 交NN于B点，过过C点作法线线NN的垂线线CD交NN于D点， 如右图图11所示，用刻度尺量得OB8.00 cm，CD4.00 cm，由此可得出玻璃的折射率n_. 图11 物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 答案：1.5 物理 高考总复习人教版新课标 第六模块 选修3-4 7在一次测测玻璃的折射率的实验实验 中，采用了如图图12方法 ，将一块块半圆圆形玻璃砖砖放在