【学案导学 备课精选】高中物理 4.2实验探究 测定玻璃的折射率同步练习（含解析）新人教版选修34.doc

第2节实验探究：测定玻璃的折射率1实验器材有：白纸、图钉、大头针、直尺、铅笔、_、平木板、_.2实验原理：如图1所示，用_法找出与入射光线ao对应的出射光线ob，确定出o点，画出折射光线oo，然后测量出角i和r，根据公式_计算玻璃的折射率图13测定玻璃的折射率时，为了减小实验误差，应该注意的是()a玻璃砖的宽度应大些b入射角应尽量小些c大头针应垂直地插在纸面上d大头针g1、g2及g3、g4之间的距离应适当大些4在“测定玻璃砖的折射率”的实验中，某人在画玻璃砖下界面bb时，上界面与aa直线离开了一段距离，但aa与bb仍然平行，如图2所示，如果其他操作不变，他测得玻璃砖的折射率比真实值将()图2a偏大 b偏小c仍然准确 d以上均有可能概念规律练知识点一实验原理1某同学用插针法测定玻璃砖的折射率他的实验方法和操作步骤正确无误但他处理实验记录时发现玻璃砖的两个光学面aa与bb不平行，如图3所示则下列说法正确的是()图3ap1p2与p3p4两条直线平行bp1p2与p3p4两条直线不平行c他测出的折射率偏大d他测出的折射率不受影响2一位同学模仿用玻璃砖测定玻璃折射率方法，改用玻璃三棱镜测定玻璃的折射率，他的主要步骤如下：a在白纸上放一玻璃三棱镜并画出它的三边，ab、bc和ca；b以ab界面画一条线段do作为入射光线，并在do上竖直地插上两枚大头针p1和p2；c在ac的一侧竖直地插上大头针p3时，用眼睛观察并调整视线使p3同时能挡住p1、p2的像；d同样，在ac的一侧再竖直地插上大头针p4时，用眼睛观察并调整视线使p4同时能挡住p3和p1、p2的像；e记下p3、p4的位置移去玻璃三棱镜，过p3、p4引直线oe与ac交于o，过o点画界面ab的法线nn.图4你能否根据他的实验记录测出玻璃的折射率？若能，请你在图4上标出入射角和折射角，并用三角函数值表示玻璃的折射率知识点二实验步骤3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：将记录光路的白纸铺放在平木板上；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aa和bb；在aa上选择一点o，作为不同入射角的入射光线的共同入射点，画出入射角i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折射光线，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r；按公式分别计算，取三个值的算术平均值(1)以上步骤中有错误或不妥的几处是_(2)应改正为：_，_，_.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nn，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和p3的像，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，应作的补充是_.知识点三数据处理5某同学由于没有量角器，他在完成了光路图后，以o点为圆心，10.00 cm为半径画圆，分别交线段oa于a点，交线段oo的延长线于c点，过a点作法线nn的垂线ab交nn于b点，过c点作法线nn的垂线cd交nn于d点，如图5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56某同学做测定玻璃折射率实验时，用他测得的多组入射角i与折射角r作出sin isin r图像如图6所示，下列判断中正确的是()图6a他做实验时，光线是由空气射入玻璃的b他做实验时，光线是由玻璃射入空气的c玻璃的折射率为0.67d玻璃的折射率为1.5方法技巧练误差分析的技巧7在利用插针法测定玻璃砖折射率的实验中：(1)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa和bb后，不自觉地碰了玻璃砖使它向aa方向平移了少许，如图7所示则他测出的折射率值将_(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)；图7图8(2)乙同学在画界面时，不自觉地将两界面aa、bb间距画得比玻璃砖宽度大些，如图8所示，则他测得折射率_(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)1在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，其实验光路如图9所示，对实验中的一些具体问题，下列说法正确的是()图9a为了减少作图误差，c和d的距离应适当取大一些b为减少测量误差，a、b连线与法线nn的夹角应适当大一些c若a、b的距离较大时，通过玻璃砖会看不到a、b的像d若a、b连线与法线nn间夹角过大时，有可能在bb一侧看不清a、b的像2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10甲、乙、丙所示，其中甲、丙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它操作均正确，且均以aa、bb为界面画光路图则图10甲同学测得的折射率与真实值相比_(填“偏大”、“偏小”或“不变”)乙同学测得的折射率与真实值相比_(填“偏大”、“偏小”或“不变”)丙同学测得的折射率与真实值相比_(填“偏大”、“偏小”或“不变”)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11所示在一圆盘上，过其圆心o作两条互相垂直的直径bc、ef，在半径oa上，垂直盘面插下两枚大头针p1、p2，并保持p1、p2位置不变，每次测量时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bc相平，ef作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察p1、p2的像，并在圆周上插上大头针p3，使p3正好挡住p1、p2的像，同学们通过计算，预先在圆周ec部分刻好了折射率的值，这样只要根据p3所插的位置，就可直接读出液体折射率的值，则：图11(1)若aof30，op3与oc的夹角为30，则p3处所对应的折射率的值为_(2)图中p3、p4两位置哪一处所对应的折射率的值大？答：_.(3)作ao的延长线交圆周于k，k处所对应的折射率的值应为_第2节实验探究：测定玻璃的折射率答案课前预习练1玻璃砖量角器2插针n3acd4b如图所示，用插针法确定入射光线和折射光线后，入射角不受影响，折射角实际为r，但测量值为r即变大，由n知测得的折射率偏小课堂探究练1bd在光线由aa面进入玻璃砖的折射现象中，由折射定律得n.在光线由bb射出玻璃砖的折射现象中，由折射定律得n.若aa与bb平行，则i，因此r.此时入射光线ao与出射光线ob平行若aa与bb平行，则i，因此r.此时入射光线ao与出射光线ob不平行选项b正确在具体测定折射率时，要求实验方法、光路均准确无误，折射率的测量值应不受aa与bb是否平行的影响，选项d正确点评(1)入射光线与出射光线是否平行，取决于玻璃砖两界面aa与bb是否平行(2)利用插针法确定光的入射点和出射点，从而确定入射光线和折射光线此方法可适合应用平行玻璃砖、棱镜、圆柱形玻璃体等2能折射角和入射角如下图所示，玻璃的折射率为n3(1)(2)中应使直尺与玻璃砖的界面对齐，移开玻璃砖后再画边界线；中入射角要取0以外的三组数据；中大头针要竖直插牢，观察时看针脚是否在同一条直线上4(2)中缺少“画出玻璃砖的另一个边bb”(4)中“连接p3p4与bb交于o，连接oo，oo就是玻璃砖内的折射光线”点评做此类题目，要回忆自己做实验的过程，特别要注意确定入射光线和折射光线的步骤51.5解析由图可知sin aob，sin doc，oaocr，根据n知，n1.5.6ad此直线斜率k1.5，所以研究的光线是从空气射入玻璃时的折射现象，选项a正确；k也就是折射率n1.5，选项d正确点评数据处理的方法(1)计算法：计算每次折射率n，求出平均值.(2)图像法，作sin isin r图像，由n，可知图像应为直线，如图7所示，其斜率为折射率(3)单位圆法：在不使用量角器的情况下，可以用单位圆法以入射点o为圆心，以一定长度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mn的垂线eh，过e作mn的垂线eh，如图所示由图中关系sin i，sin r，oeoer，则n.只要用刻度尺测出eh、eh的长度就可以求出n.7(1)不变(2)偏小解析(1)如图甲所示，甲同学利用插针法确定入射光线、折射光线后，测得的入射角、折射角都没有受到影响，因此测得的折射率将不变(2)如图乙所示，乙同学利用插针法确定入射光线、折射光线后，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方法总结这类题目，一般是由于作图所得的折射角不准确造成折射率的误差解答此类问题时，要根据题意画出实际的光路图，与实验中的光路图比较得出折射角的变化，即可得到准确的答案课后巩固练1abd实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且a和b之间，b与o点之间，c与d之间，c与o之间距离要稍大一些，入射角i应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大，也不宜太小2偏小不变可能偏大，可能偏小，可能不变解析用题图甲测定折射率，玻璃中折射光线偏转大了，所以折射角增大，折射率减