高考物理一轮复习 实验增分 专题15 测定玻璃的折射率学案.doc

实验十五测定玻璃的折射率考纲要求考情分析命题趋势测定玻璃的折射率2015北京卷，21(1)高考主要侧重考查以下三个方面：1.实验操作的规范性考查；2.实验数据的记录和分析；3.实验误差分析知识梳理夯实基础一、实验目的测定玻璃砖的折射率二、实验原理如图所示，abba为两面平行的玻璃砖，光线的入射角为1，折射角为2，根据n可以计算出玻璃的折射率三、实验器材木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔四、实验步骤1用图钉把白纸固定在木板上2在白纸上画一条直线aa，并取aa上的一点o为入射点，作过o的法线nn3画出线段ao作为入射光线，并在ao上插上p1、p2两根大头针4在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一个长边与直线aa对齐，并画出另一条长边的对齐线bb5眼睛在bb的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使p1的像被p2的像挡住，然后在观察这一侧插上大头针p3，使p3挡住p1、p2的像，再插上p4，使p4挡住p3和p1、p2的像6移去玻璃砖，拨去大头针，由大头针p3、p4的针孔位置确定出射光线ob及出射点o，连接o、o得线段oo7用量角器测量入射角1和折射角2，并查出其正弦值sin 1和sin 28改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的，并取平均值五、数据处理1计算法：用量角器测量入射角1和折射角2，算出不同入射角时的，并取平均值2图象法：改变不同的入射角1，测出不同的折射角2，作sin 1sin 2图象，由n可知图象应为直线，如图所示，其斜率就是玻璃的折射率3辅助线段法：利用直尺作辅助线，测出辅助线的长度大小，求玻璃的折射率如图所示，作辅助线，且垂直于，量出、，作辅助线，且垂直于，量出、，则sin 1，sin 2，即可求出n4单位圆法：以入射点o为圆心，以适当长度r为半径画圆，交入射光线oa于e点，交折射光线oo于e点，过e作nn的垂线eh，过e作nn的垂线eh.如图所示，sin 1，sin 2，oeoer，则n.只要用刻度尺量出eh、eh的长度就可以求出n六、误差分析1入射光线、出射光线确定的准确性造成误差，故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距应大一些2入射角和折射角的测量造成误差，故入射角应适当大些，以减小测量的相对误差七、注意事项1实验时，应尽可能将大头针竖直插在纸上，且p1和p2之间、p3和p4之间、p2与o、p3与o之间距离要稍大一些2入射角1不宜太大(接近90)，也不宜太小(接近0)太大：反射光较强，出射光较弱；太小：入射角、折射角测量的相对误差较大3操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁光学面，更不能把玻璃砖界面当尺子画界线4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，则测量误差较大核心考点分层突破考点1实验原理和操作例1如图所示，用某种透光物质制成的直角三棱镜abc；在垂直于ac面的直线mn上插两枚大头针p1、p2，在ab面的左侧透过棱镜观察大头针p1、p2的像，调整视线方向，直到p1的像_让p2的像挡住_，再在观察的这一侧先后插上两枚大头针p3、p4，使p3_挡住p1、p2的像_，p4_挡住p3以及p1、p2的像_.记下p3、p4的位置，移去大头针和三棱镜，过p3、p4的位置作直线与ab面相交于d，量出该直线与ab面的夹角为45.则透光物质的折射率n！#，并在图中画出正确完整的光路图解析通过作图找出bc面上的反射点和ab面上的出射点，则由几何知识可得各角的大小，如图所示，则n，其实验原理与用两面平行的玻璃砖相同，故p1的像让p2的像挡住，p3挡住p1、p2的像，p4应挡住p3以及p1、p2的像考点2数据处理和误差分析例2某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图所示(1)此玻璃的折射率计算式为n！#(用图中的1、2表示)；(2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度_大_(选填“大”或“小”)的玻璃砖来测量解析(1)根据折射率公式可知n(2)在入射角相同的情况下，玻璃砖宽度越大，光线穿过时的侧移量就会越大，出射光线更容易找出，测量时误差越小对应演练迁移运用1如图甲所示为光学实验用的长方体玻璃砖，它的_光学_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_d_(选填“d”或“e”)点得到的值较小，用_e_(选填“d”或“e”)点得到的值误差较小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；分别连接cd和ce并延长到界面，与界面分别交于o1、o2两点，由n不难得出用d点得到的折射率值较小，过c点的出射光线应平行于ab，利用直尺比对并仔细观察，可知ceab，故用e点得到的折射率值误差较小2某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率开始玻璃砖的位置如图中实线所示，使大头针p1、p2与圆心o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o缓慢转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观察p1、p2的像，且p2的像挡住p1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须测量出_玻璃砖直径边绕o点转过的角度_，即可计算玻璃砖的折射率请用你测量的量表示出折射率n！#解析光线指向圆心入射时不改变传播方向，恰好观察不到p1、p2的像时发生全反射，测出玻璃砖直径边绕o点转过的角度，此时入射角即为全反射临界角，由sin 得n3用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时，先在白纸上放好圆弧状玻璃砖，在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针p1、p2，然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使p1的像被p2的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针p3和p4，使p3挡住p1和p2的像，p4挡住p3以及p1和p2的像，在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓，如图所示(o为两弧圆心；图中已画出经过p1、p2点的入射光线)(1)在图上补画出所需的光路图(2)为了测出玻璃砖的折射率，需要测量入射角和折射角，请在图中的ab分界面上标出这两个角(3)多次改变入射角，测得几组入射角和折射角，根据测得的入射角和折射角的正弦值，画出了如图乙所示的图象，由图象知玻璃砖的折射率n_1.5_解析(1)p3、p4的连线与cd的交点即为光线从玻璃砖中射出的位置，p1、p2的连线与ab的交点即为光线进入玻璃砖中的光路，如图所示(2)连接o点与光线在ab上的入射点即为法线，作出入射角和折射角如上图中i、r所示(3)图象的斜率k，由图乙可知斜率为1.5，即该玻璃砖的折射率为1.54在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa、bb与玻璃砖位置的关系分别如图、和所示，其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖他们的其他操作均正确，且均以aa、bb为界面画光路图，则(1)甲同学测得的折射率与真实值相比_偏小_(选填“偏大”“偏小”或“不变”)(2)乙同学测得折射率与真实值相比_不变_(选填“偏大”“偏小”或“不变”)(3)丙同学测得的折射率与真实