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1、第十四章機械振動與機械波光電磁波與相對論第十四章機械振動與機械波光電磁波與相對論實驗十五測定玻璃的折射率實驗十五測定玻璃的折射率過好雙基關(guān)基本實驗要求基本實驗要求圖12.實驗器材實驗器材木板、白紙、 、大頭針、圖釘、量角器、三角板、鉛筆.3.實驗步驟實驗步驟(1)用圖釘把白紙固定在木板上.(2)在白紙上畫一條直線aa，并取aa上的一點O為入射點，作過O點的法線NN.(3)畫出線段AO作為入射光線，并在AO上插上P1、P2兩根大頭針.(4)在白紙上放上玻璃磚，使玻璃磚的一條長邊與直線aa對齊，并畫出另一條長邊的對齊線bb.玻璃磚(5)眼睛在bb的一側(cè)透過玻璃磚觀察兩個大頭針并調(diào)整視線方向，使P1
2、的像被P2的像擋住，然后在眼睛這一側(cè)插上大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像，再插上P4，使P4擋住P3和P1、P2的像.(6)移去玻璃磚，拔去大頭針，由大頭針P3、P4的針孔位置確定出射光線OB及出射點O，連接O、O得線段OO.(7)用量角器測量入射角1和折射角2，并查出其正弦值sin 1和sin 2.(8)改變?nèi)肷浣牵貜?fù)實驗，算出不同入射角時的 ，并取平均值.1.數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理(1)計算法：用量角器測量入射角1和折射角2，并查出其正弦值sin 1和sin 2.算出不同入射角時的 ，并取平均值.(2)作sin 1sin 2圖象：改變不同的入射角1，測出不同的折射角2，作sin 1sin
3、2的圖象，由n 可知圖象應(yīng)為過原點的直線，如圖2所示，其斜率為 .規(guī)律方法總結(jié)規(guī)律方法總結(jié)圖2折射率圖32.注意事項注意事項(1)用手拿玻璃磚時，手只能接觸玻璃磚的毛面或棱，不能觸摸光潔的光學(xué)面，嚴(yán)禁把玻璃磚當(dāng)尺子畫玻璃磚的另一邊bb.(2)實驗過程中，玻璃磚在紙上的位置不可移動.(3)大頭針應(yīng)豎直地插在白紙上，且玻璃磚每兩枚大頭針P1與P2間、P3與P4間的距離應(yīng)大一點，以減小確定光路方向時造成的誤差.(4)實驗時入射角不宜過小，否則會使測量誤差過大，也不宜過大，否則在bb一側(cè)將看不到P1、P2的像.研透命題點例例1如圖4所示，某同學(xué)用插針法測定一半圓形玻璃磚的折射率.在平鋪的白紙上垂直紙面
4、插大頭針P1、P2確定入射光線，并讓入射光線過圓心O，在玻璃磚(圖中實線部分)另一側(cè)垂直紙面插大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像，連接OP3，圖中MN為分界線，虛線半圓與玻璃磚對稱，B、C分別是入射光線、折射光線與圓的交點，AB、CD均垂直于法線并分別交法線于A、D點.命題點一教材原型實驗基礎(chǔ)考點自主悟透基礎(chǔ)考點自主悟透圖4(1)設(shè)AB的長度為l1，AO的長度為l2，CD的長度為l3，DO為的長度為l4，為較方便地表示出玻璃磚的折射率，需用刻度尺測量_，則玻璃磚的折射率可表示為_.答案解析l1和l3(2)該同學(xué)在插大頭針P3前不小心將玻璃磚以O(shè)為圓心順時針轉(zhuǎn)過一小角度，由此測得玻璃磚的折射率
5、將_(選填“偏大”“偏小”或“不變”).答案解析偏大變式變式1某同學(xué)利用“插針法”測定玻璃的折射率，所用的玻璃磚兩面平行.正確操作后，作出的光路圖及測出的相關(guān)角度如圖5所示.圖5(1)此玻璃的折射率計算式為n_(用圖中的1、2表示).答案解析(2)如果有幾塊寬度大小不同的平行玻璃磚可供選擇，為了減小誤差，應(yīng)選用寬度_(填“大”或“小”)的玻璃磚來測量.答案大解析解析根據(jù)平行玻璃磚對光線的影響可知，玻璃磚寬度越大，側(cè)移量越大，折射角的測量誤差越小.解析變式變式2在用插針法測定玻璃磚的折射率的實驗中，甲、乙、丙三位同學(xué)在紙上畫出的界面aa、bb與玻璃磚位置的關(guān)系分別如圖6、和所示，其中甲、丙兩同學(xué)
6、用的是矩形玻璃磚，乙同學(xué)用的是梯形玻璃磚.他們的其他操作均正確，且均以aa、bb為界面畫光路圖.(1)甲同學(xué)測得的折射率與真實值相比_(填“偏大”“偏小”或“不變”).偏小答案解析解析用題圖測定折射率時，測出的折射角偏大，折射率偏??；圖6解析(2)乙同學(xué)測得的折射率與真實值相比_(填“偏大”“偏小”或“不變”).不變答案解析解析用圖測定折射率時，只要操作正確，則測得的折射率與真實值相同；解析(3)丙同學(xué)測得的折射率與真實值相比_.可能偏大、可能偏小、可能不變解析解析用圖測定折射率時，無法確定折射光線偏折角與真實值的大小關(guān)系，所以測得的折射率可能偏大、可能偏小、可能不變.例例2某同學(xué)測量玻璃磚的
7、折射率，準(zhǔn)備了下列器材：激光筆、直尺、刻度尺、一面鍍有反射膜的平行玻璃磚.如圖7所示，直尺與玻璃磚、平行放置，激光筆發(fā)出的一束激光從直尺上O點射向玻璃磚表面，在直尺上觀察到A、B兩個光點，讀出OA間的距離為20.00 cm，AB間的距離為6.00 cm，測得圖中直尺到玻璃磚上表面距離d110.00 cm，玻璃磚厚度d24.00 cm.玻璃的折射率n_，光在玻璃中傳播速度v_ m/s(光在真空中傳播速度c3.0108 m/s，結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字).命題點二實驗拓展與創(chuàng)新能力考點師生共研能力考點師生共研答案解析圖71.22.5108變式變式3某同學(xué)用大頭針、三角板、量角器等器材測半圓形玻璃磚的
8、折射率.開始玻璃磚的位置如圖8中實線所示，使大頭針P1、P2與圓心O在同一直線上，該直線垂直于玻璃磚的直徑邊，然后使玻璃磚繞圓心O緩慢轉(zhuǎn)動，同時在玻璃磚的直徑邊一側(cè)觀察P1、P2的像，且P2的像擋住P1的像.如此觀察，當(dāng)玻璃磚轉(zhuǎn)到圖中虛線位置時，上述現(xiàn)象恰好消失.此時只需測量出_，即可計算出玻璃磚的折射率.請用你測量的量表示出折射率n_.圖8玻璃磚直徑邊繞O點轉(zhuǎn)過的角度答案解析變式變式4小明同學(xué)設(shè)計了一個用刻度尺測半圓形玻璃磚折射率的實驗，如圖9所示，他進行的主要步驟是：A.用刻度尺測玻璃磚的直徑AB的大小d.B.先把白紙固定在木板上，將玻璃磚水平放置在白 紙上，用筆描出玻璃磚的邊界，將玻璃磚
9、移走，標(biāo)出玻璃磚的圓心O、 直徑AB、AB的法線OC.C.將玻璃磚放回白紙的原處，長直尺MN緊靠A點并與直徑AB垂直放置.D.調(diào)節(jié)激光器，使PO光線從玻璃磚圓弧面沿半徑方向射向圓心O，并使 長直尺MN的左右兩側(cè)均出現(xiàn)亮點，記下左側(cè)亮點到A點的距離x1，右 側(cè)亮點到A點的距離x2.則：圖9(1)小明利用實驗數(shù)據(jù)計算此玻璃磚折射率的表達式為n_.答案解析(2)關(guān)于上述實驗，以下說法正確的是_.A.在BOC的范圍內(nèi)，改變?nèi)肷涔饩€PO的入射角，直尺MN上可能只出 現(xiàn)一個亮點B.左側(cè)亮點到A點的距離x1一定小于右側(cè)亮點到A點的距離x2C.左側(cè)亮點到A點的距離x1一定大于右側(cè)亮點到A點的距離x2D.要使左側(cè)亮點到A點的距離x1增大，應(yīng)減小入射角答案解析解析解析當(dāng)入射角大于或等于發(fā)生全反射的臨界角時，直尺MN上只出現(xiàn)一個亮點，故A正確.光從玻璃射入空氣，折射角大于入射角，通過幾何關(guān)系知，x1x2，故B正確，C錯誤.減小入射角，則折射角減小，x1增大，故D正確.
物理第十四章 機械振動與機械波 光 電磁波與相對論 實驗十五 測定玻璃的折射率
