高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十三章 振動(dòng)與波 光學(xué) 相對(duì)論 第6講 實(shí)驗(yàn) 測(cè)定玻璃的折射率課件

《高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十三章 振動(dòng)與波 光學(xué) 相對(duì)論 第6講 實(shí)驗(yàn) 測(cè)定玻璃的折射率課件》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十三章 振動(dòng)與波 光學(xué) 相對(duì)論 第6講 實(shí)驗(yàn) 測(cè)定玻璃的折射率課件（21頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、課標(biāo)版課標(biāo)版 物理物理第6講實(shí)驗(yàn)：測(cè)定玻璃的折射率 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?1.測(cè)定玻璃的折射率。2.學(xué)會(huì)用插針法確定光路。 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 如圖所示,當(dāng)光線AO以一定的入射角1穿過兩面平行的玻璃磚時(shí),通過插針法找出跟入射光線AO對(duì)應(yīng)的出射光線OB,從而確定折射光線OO和折射角2,再根據(jù)n=或n=算出玻璃的折射率。12sinsinPNQN教材研讀教材研讀 實(shí)驗(yàn)器材實(shí)驗(yàn)器材 玻璃磚、白紙、木板、大頭針(四枚)、圖釘(四枚)、量角器(或圓規(guī))、三角板(或直尺)、鉛筆。 實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟 1.首先把白紙鋪在木板上并用圖釘將白紙固定;2.在白紙上畫一直線aa作為界面,過aa上的一點(diǎn)O畫出界面的法線NN,并

2、畫一條線段AO作為入射光線。3.把長(zhǎng)方體玻璃磚放在白紙上,并使其長(zhǎng)邊與aa重合,再用直尺畫出玻璃磚的另一邊bb。4.在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2。5.從玻璃磚bb一側(cè)透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像,調(diào)整視線的方向直到P1的像被P2的像擋住。再在bb一側(cè)插上兩枚大頭針P3、P4,使P3能擋住P1、P2的像,P4能擋住P3本身及P1、P2的像。6.移去玻璃磚,在拔掉P1、P2、P3、P4四枚大頭針的同時(shí)分別記下它們的位置,過P3、P4作直線OB交bb于O。連接O、O,OO就是玻璃磚內(nèi)折射光線的方向。AON為入射角,OON為折射角。7.改變?nèi)肷浣?重復(fù)實(shí)驗(yàn)。 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 1.

3、計(jì)算法用量角器測(cè)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(shí)的值,并取平均值。12sinsin2.作sin 1-sin 2圖像改變不同的入射角1,測(cè)出不同的折射角2,作sin 1-sin 2圖像,由n=可知圖像應(yīng)為直線,如圖所示,其斜率為折射率。3.“單位圓法”確定sin 1、sin 2,計(jì)算折射率n12sinsin以入射點(diǎn)O為圓心,以一定長(zhǎng)度R為半徑畫圓,交入射光線AO于P點(diǎn),交折射光線OO于Q點(diǎn),過P作CD的垂線PN,過Q作CD的垂線QN,如圖所示,則sin 1=,sin 2=,又OP=OQ=R,則n=,只要用刻度尺測(cè)出PN、QN的長(zhǎng)度就可以求出n。PNOP

4、QNOQ12sinsinPNQN 注意事項(xiàng)注意事項(xiàng) 1.實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)盡可能將大頭針豎直插在紙上,且P1和P2之間、P3和P4之間、P2與O、P3與O之間距離要稍大一些。2.入射角1不宜太大(接近90),也不宜太小(接近0)。太大:反射光較強(qiáng),出射光較弱;太小:入射角、折射角測(cè)量的誤差較大。3.操作時(shí),手不能觸摸玻璃磚的光潔光學(xué)面,更不能把玻璃磚界面當(dāng)尺子畫邊界線。4.實(shí)驗(yàn)過程中,玻璃磚與白紙的相對(duì)位置不能改變。5.玻璃磚應(yīng)選用寬度較大的,宜在5 cm以上,若寬度太小,則測(cè)量誤差較大。 誤差分析誤差分析 1.入射光線、出射光線確定的準(zhǔn)確性造成誤差,故入射側(cè)、出射側(cè)所插兩枚大頭針間距應(yīng)大一些。2.入

5、射角和折射角的測(cè)量造成誤差,故入射角應(yīng)適當(dāng)大些,以減小測(cè)量的誤差?？键c(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與操作考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與操作 考點(diǎn)突破考點(diǎn)突破典例典例1 1用三棱鏡做測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn),先在白紙上放好三棱鏡,在棱鏡的一側(cè)插上兩枚大頭針P1和P2,然后在棱鏡的另一側(cè)觀察,調(diào)整視線,使P1的像被P2的像擋住,接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針P3、P4,使P3擋住P1、P2的像,P4擋住P3本身和P1、P2的像。在紙上標(biāo)出大頭針位置和三棱鏡位置如圖所示:(1)在圖上作出光路;(2)為了測(cè)出玻璃的折射率,需要測(cè)量的是 ,在圖上標(biāo)出它們;(3)計(jì)算折射率的公式是n= 。答案見解析解析 (1)如圖所示。(2)需要測(cè)量的物

6、理量有:入射角1,折射角2,見圖。(3)n=,用量角器量出1、2,查出 sin 1、sin 2的值代入可求出n。12sinsin1-1 2015北京理綜,21(1)“測(cè)定玻璃的折射率”的實(shí)驗(yàn)中,在白紙上放好玻璃磚,aa和bb分別是玻璃磚與空氣的兩個(gè)界面,如圖1所示。在玻璃磚的一側(cè)插上兩枚大頭針P1和P2,用“+”表示大頭針的位置,然后在另一側(cè)透過玻璃磚觀察,并依次插上大頭針P3和P4。在插P3和P4時(shí),應(yīng)使 (選填選項(xiàng)前的字母)。A.P3只擋住P1的像B.P4只擋住P2的像C.P3同時(shí)擋住P1、P2的像答案 C P3應(yīng)同時(shí)擋住P1、P2的像,P4應(yīng)擋住P3本身和P1、P2的像,故選項(xiàng)C正確。圖

7、1 1-2在用插針法測(cè)定玻璃的折射率的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)操作步驟如下:用圖釘將記錄光路的白紙固定在平木板上;手拿玻璃磚的毛面或棱,將其輕放在白紙上;用鉛筆環(huán)繞玻璃磚畫出邊界aa和bb;在aa上選擇一點(diǎn)O,作為不同入射角的入射光線的共同入射點(diǎn),畫出入射角i分別為0、30、45的入射光線;用“插針法”分別得到各條入射光線的折射光線,觀察時(shí)著重看大頭針的針帽是否在一條直線上,取下玻璃磚、大頭針,連線,得到折射光線,量出各個(gè)折射角r;按公式分別計(jì)算,取三個(gè)值的算術(shù)平均值。sinsinir(1)以上步驟中有錯(cuò)誤或不妥之處的是 。(2)應(yīng)改正為 。答案 (1) (2)在中應(yīng)先畫出一條直線,把玻璃磚的一邊與其重

8、合,再使直尺與玻璃磚的另一界面對(duì)齊,移動(dòng)玻璃磚后再畫另一邊界線;在中入射角要取0以外的三組數(shù)據(jù);在中大頭針要豎直插牢,觀察時(shí)看針腳是否在同一條直線上解析 在本題中步驟操作不當(dāng),不應(yīng)該用玻璃磚代替直尺畫兩界面aa、bb,這樣很容易破壞玻璃磚的光學(xué)面。步驟中入射角不應(yīng)該取0,這樣無法確定折射角。步驟中,觀察時(shí)應(yīng)著重看大頭針的針腳部分不應(yīng)看針帽部分是否在同一直線上?？键c(diǎn)二數(shù)據(jù)處理和誤差分析考點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理和誤差分析典例典例2某校開展研究性學(xué)習(xí),某研究小組根據(jù)光學(xué)知識(shí),設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)液體折射率的儀器。如圖所示,在一個(gè)圓盤上,過其圓心O作兩條相互垂直的直徑BC、EF。在半徑OA上,垂直盤面插上兩枚大頭針P1

9、、P2并保持位置不變。每次測(cè)量時(shí)讓圓盤的下半部分豎直進(jìn)入液體中,而且總使得液面與直徑BC相平,EF作為界面的法線,而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2,在圓周EC部分插上P3,使P3擋住P1、P2的像。同學(xué)們通過計(jì)算,預(yù)先在圓周EC部分刻好了折射率的值,這樣只要根據(jù)P3所插的位置,就可以直接讀出液體折射率的值。(1)若AOF=30,OP3與OC之間的夾角為30,則P3處刻的折射率的值為 。(2)圖中P3、P4兩處,對(duì)應(yīng)折射率大的是 。(3)做AO的延長(zhǎng)線交圓周于K,K處對(duì)應(yīng)的折射率為 。答案 (1)1.73 (2)P4 (3)1解析 (1)根據(jù)折射定律有n=,題中1=EOP3=-COP3=60,

10、2=AOF=30,所以n=1.73。(2)在折射角相同的情況下,圖中P4對(duì)應(yīng)的EOP4大于P3所對(duì)應(yīng)的EOP3,所以P4處對(duì)應(yīng)的折射率大。(3)因A、O、K在一條直線上,入射角等于折射角,所以K處對(duì)應(yīng)的折射率應(yīng)為1。12sinsin2sin60sin302-1某同學(xué)利用“插針法”測(cè)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(cè)出的相關(guān)角度如圖所示。此玻璃的折射率計(jì)算式為n= (用圖中的1、2表示);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(cè)量。答案大解析根據(jù)折射率定義可知n=。玻璃磚寬度大些,光線穿過時(shí)的側(cè)移量就會(huì)

11、大些,測(cè)量時(shí)誤差會(huì)小些。12coscos12sin(90)sin(90)12coscos2-2在用插針法測(cè)定玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)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、和所示,其中甲、丙兩同學(xué)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,則(1)甲同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比 (填“偏大”、“偏小”或“不變”)。(2)乙同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比 (填“偏大”、“偏小”或“不變”)。(3)丙同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比 。答案 (1)偏小(2)不變(3)可能偏大、可能偏小、可能不變解析 (1)用圖測(cè)定折射率時(shí),會(huì)導(dǎo)致玻璃中折射光線偏折小了,所以折射角增大,折射率減小。(2)用圖測(cè)折射率時(shí),只要操作正確,所測(cè)折射率與真實(shí)值相等,與玻璃磚形狀無關(guān)。(3)用圖測(cè)折射率時(shí),因?yàn)榻缑鎎b部分在玻璃磚外側(cè),部分在內(nèi)側(cè),故無法確定折射光線偏折的大小,所以測(cè)得的折射率可能偏大、可能偏小、可能不變。