【高考調研】2014屆高考物理一輪復習13-3實驗(精)

1、一、實驗目的1.1. 測定玻璃的折射率.2.2. 學會用插針法確定光路.二、實驗原理如右圖所示，當光線AOAO以一定的入射角趴穿過兩面平行的玻璃磚時，通過插針法找出跟入射光線 AOiAOi 對應的出射光線O O2 2B B9 9從而求出折射光線 O1O2O1O2 和折射角2,2,再根據=脇或三、實驗器材玻璃磚、白紙、木板、大頭針、圖釘、量角器（或圓規(guī)）、 三角板、鉛筆.四、實驗步驟1 1 如下圖所示，把白紙鋪在木板上.*bOZb92.2. 在白紙上畫一直線必作為界面，過皿上的一點 O O 畫出界面的法線NZNZ,并畫一條線段 AOAO 作為入射光線.3.3. 把長方形玻璃磚放在白紙上，并使其長

2、邊與購重合, 再用直尺畫出玻璃磚的另一邊方，4.4. 在線段 4040 上豎直地插上兩枚大頭針凡、P P”5.5. 從玻璃磚肋一側透過玻璃磚觀察大頭針P P2 2的像, 調整視線的方向直到 P P的像被卩 2 2 的像擋住.再在 bbbb一側插 上兩枚大頭針卩3 3、幾，使卩 3 3 能擋住卩 1 1、卩 2 2 的像，P4P4 能擋住卩 3 3 本身及幾、卩 2 2的像.折射角線，6.6. 移去玻璃磚，在拔掉 P1P1、匕、巴、PA的同時分別記下 它們的位置,過巴、卩 4 4 作直線 OOB B 交 b b，于少連接 O O、O O，OOOOf f就是玻璃磚內折射光線的方向.ZAONZAON

3、為入射角，Z ZO O1 1ONON1 1為折射角.7.7. 改變入射角，重復實驗.1.1. 計算法： 用量角器測量入射角仍和折射角“2,2,并査出 其正弦值 sisin n血和 sinsin2 2算出不同入射角時的睫，并取平均值.2.2. 作 sinsin sinsin2 2 圖像：改變不同的入射角“】，測出不同的五、數據處理3.3.單位圓法”確定 sinsini i、sinsin2 2，計算折射率幾以入射點 O O 為圓心，以一定長度 1?1?為半徑畫圓，交入射光 線 Q Q4 4于 E E 點，交折射光線 0000 于 Q 點，過 E E 作NNNNf f的垂線 EH,EH,過 Q 作

4、NNNN的垂線 0 0H Hf f如圖所示，sinsin=炭,六、注意事項1.1.實驗時，應盡可能將大頭針豎直插在紙上，且 P1P1 和卩 2 2 之間、E Ef fH Hf fsinsin0 02 2=-=- OE=OE，=&用刻度尺測出 EHEH、E Er rHH的長度就可以求出加b巴和凡之間、卩 2 2 和 O O、P3P3 與 O O之間距離要稍大一些.2.2.入射角倂不宜太大 （接近 9090） , ,也不宜太小 （接近 0 0） . .太 大：反射光較強，岀射光較弱；太?。喝肷浣恰⒄凵浣菧y: 相對誤差較大.3.3. 操作時，手不能觸摸玻璃磚的光潔光學面，更不能把玻 璃磚界面

5、當尺子畫界線.4.4. 實驗過程中，玻璃磚與白紙的相對位置不能改變.5.5. 玻璃磚應選用寬度較大的，宜在 5 5 cmcm 以上，若寬度太 小，則測量誤差較大.七、誤差分析1.1. 入射光線、出射光線確定的準確性造成誤差，故入射側、 出射側所插兩枚大頭針間距應大一些.2.2.入射角和折射角的測量造成誤差，故入射角應適當大些, 以減小測量的相對誤差.6。探究應用f瞞YONG一、注意事項及謀差分析心規(guī)律方法例 1 1（2012-2012-重慶）如圖 1 1 所示為光學實驗用的長方體玻璃磚，它的_ 面不能用手直接接觸.6。探究應用f瞞YONG磨砂面/磨砂而在用插針法測定玻璃磚折射率的實驗中，兩位同

6、學繪出的玻璃磚和三個針孔 4 4、b b、C C 的位置相同，且插在 C C 位置的針正 好擋住插在 4 4、位置的針的像，但最后一個針孔的位置不同,分別在、0 0 兩點，如圖 2 2 所示.計算折射率時，用_ （填“滬或，）點得到的值較小，用_（填“滬或“才）點得到的 值誤差較小.【解析】光學面若被手接觸污染，會影響觀察效果，增 加實驗誤差；分別連接皿和并延長到界面，【答案】光學d d e e與界面分別交 于/、g g 兩點，由 X 疇不難得出用點得到的折射率值較小, 過 C C 點的出射光線應平行于“， 利用直尺比對并仔細觀察， 可 知ecec IIII ab,ab,故用 e e 點得到的

7、折射率值誤差較小.題后反思(1)(1)利用插針法測折射率，實際上是利用插針的位置，確定 入射光線和出射光線.(2)(2)實驗時，不一定使用入射面和出射面平行的玻璃磚，只 要能在另一側觀察到竹、卩 2 2 的像即可，如利用三棱鏡、半圓形 玻璃磚都可以.(3)(3)實驗中，玻璃磚應始終相對紙面靜止，不能移動，否則 對入射點、出射點的確定帶來較大誤差.跟蹤訓練 在用插針法測定玻璃磚的折射率的實驗中， 甲、乙、丙三位同學在紙上畫出的界面皿、bbbbf f與玻璃磚位 置的關系分別如圖、和所示，其中甲、丙兩同學用的是 矩形玻璃磚，乙同學用的是梯形玻璃磚.他們的其他操作均正 確，且均以購、bbbbf f為界

8、面畫光路圖.(1)(1)甲同學測得的折射率與真實值相比_(填“偏大”“偏小”或“不變”).(2)(2) 乙同學測得的折射率與真實值相比_(填“偏大” “偏小”或“不變”).(3)(3) 丙同學測得的折射率與真實值相比_(填“偏大” “偏小”或“不變”).誘思啟導(1)(1)圖作出的出射光線與bbbb的交點比實際從玻璃磚的 出射點向哪側偏移？最后畫出的在玻璃磚內的折射光線的折射 角偏大還是偏?。?2)(2)圖能確定實際的出射點嗎?【解析】 用圖測定折射率時，玻璃中折射光線偏折大 了，所以折射角增大，折射率減?。挥脠D測折射率時，只要 操作正確，與玻璃磚形狀無關； 用圖測折射率時， 無法確定 折射光

9、線偏折的大小，所以測得的折射率可大、可小.可不變.【答案】（1 1）偏?。? 2）不變（3 3）可能偏大、可能偏小、可 能不變規(guī)律方法例 2 2 （2012-2012-江蘇）“測定玻璃的折射率”實驗中，在玻璃磚的一側豎直插兩個大頭針 4 4、B,B,在另一側再豎直插兩個大頭針 C C、D D 在插入第四個大頭針 D D 時，要使它_ 如圖是在白紙上留下的實驗痕跡，其中直線、/是描在紙上的玻璃磚的兩個邊.根據該圖可算得玻璃的折射率垃=_算結果保留兩位有效數字）【解析】 插入大頭針D D時要使大頭針D D擋住大頭針C C和大頭針 B B、A A的像.連接ABAB延長交界面a a于點 O,O,連接C

10、DCD延長交界面b b于 點 OO，過O O 點作垂線 FG,FG,連接 O0O0，以 O O 點為圓心 1.51.5 cmcm 長為半徑畫圓，分別交AB.AB. OOOOf f于 E E、0 0 兩點，分別過 E E、Q Q向 GFGF 作垂線 EG.EG.FQ,FQ,并用毫米刻度尺測其長度，如圖所示，1.81.8（1.1.1 1 某同學用插針法測平行玻璃磚的折射率，記錄下入射、關線段的長度如圖所示，則下面四個表達式中，正確地表達EFEFsimsimABAB折射、出射線后，以入射點 o o 為圓心畫單位,用直尺折射率的ABAB解析折射simsimn- s sinrinr，只sinr,就能計算

11、的半徑為ZEOFZEOF為折射角,sinisini= =sinsinABABR Rsinrsinr= = sinsinABABCDCDBOBO) )” K K - = =一：R R sinrsinrEFEF答案 B B2 2如圖所示，某同學做測定玻璃折射率實驗時，用他測得 的多組入射角 0101 與折射角&2 2 作出 sinsin sinsin2 2 圖線如圖所示.下 列判斷中正確的是（ ）A.A.他做實驗時，光線是由空氣射入玻璃的B.B.他做實驗時，光線是由玻璃射入空氣的C.C.玻璃的折射率為 0 0 6767Lsin0/D.D.玻璃的折射率為 1.51.5/ .00.67 sin

12、 02解析 入射角和折射角2 2，由圖像可知入射角仍大于 折射角2,2,說明光線是由空氣射入玻璃，選項 A A 正確，選項 B B 錯誤.玻璃的折射率n n= = sinsini/sini/sin2 2 - - 1/0.671/0.67 1.5,1.5,選項 C C 錯誤, 選項 D D 正確.答案 ADAD3 3用三棱鏡做測定玻璃折射率的實驗，先在白紙上放好三棱鏡，在棱鏡的一側插上兩枚大頭針戸和巴，然后在棱鏡的另 一側觀察，調整視線使 P1P1 的像被卩 2 2 擋住.接著在眼睛所在的-側插兩枚大頭針尸 3 3、匕，使尸 3 3 擋住 B B、尸 2 2 的像，凡擋住厲和卩1 1、戸A示.在

13、本題才(3)(3)計算折射率的公式是死=為了測出棱鏡玻璃的折射率，需要測量的量是_ ,在圖上標出它們.解析（1 1）光路圖如圖所示，畫出通過竹、卩 2 2 的入射光線交 A AC C面于 O,O,畫出通過卩 3 3、凡的出射光線交 ABAB 面于 OO,連 接 OOOO,則光線OOOO就為入射光線 PiPi、血在三棱鏡中的折 射光線.在所畫的圖上注明入射角血和折射角2 2（或用刻度尺測出線段OEOE、GHGH、OGOG 的長度）.EFOGEFOGOEGH)OEGH)（3 3） 誥EF/OEF/OE EGH/OGH/OG G4 4在利用插針法測定玻璃磚折射率的實驗中：如圖所示.1a -芬11 /

14、1八11b- bf(1)(1)張明同學在紙上正確畫出玻璃磚的兩個界面邊和bbbbf f后，不自覺地碰了玻璃磚使它向必方向平移了少許，如圖所示，則他測出的折射率值將_(選填“偏大” “偏小”或“不變”).(2)(2)李揚同學在畫界面時，不自覺地將兩界面曲、bbbb，間距畫得比玻璃磚寬度大些，如圖所示，則他測得的折射率將_ (選填“偏大” “偏小”或“不變”).解析(1)(1)如圖甲所示，張明同學利用插針法確定入射光 線、折射光線后，測得的入射角、折泰角沒有受到影響，因此 折射率不變.圖甲圖乙(2)(2)如圖乙所示，李揚同學利用插針法確定入射光線.折射 光線后，測得的入射角不受影響，但測得的折射角

15、比真實的折 射角偏大，因此測得的折射率偏小.答案不變偏小5.5. 在用插針法測定玻璃的折射率的實驗中，某同學操作步 驟如下:1用圖釘將記錄光路的白紙固定在平板上;2手拿玻璃磚的毛面或棱，將其輕放在白紙上;3用鉛筆環(huán)繞玻璃磚畫出邊界皿和弘;4在必上選擇一點 O,O,作為不同入射角的入射光線的共同入射點，畫出入射角 1 1 分別為 0 0。、3030。、4545。的入射光線;時著重看大頭針針帽是否在一條直線上，取下玻璃磚、大頭針, 連接各針孔，發(fā)現所畫折射光線中有兩條相交，量出各個折射按公式分別計算睫，取三個值的算術平均值.(1)(1)以上步驟中有錯誤或不妥之處的是_用“插解析（1 1）有錯誤或不

16、妥之處的是（2 2）中應先畫出 一條直線，把玻璃磚的一邊與其重合，再使直尺與玻璃磚的界 面對齊，移開玻璃磚后再畫邊界線；中入射角要取 0 0。以外的 三組數據；中大頭針要豎直插牢，觀察時看針腳是否在同一 條直線上.答案見解析6.6. （2012-2012-浙江）在“測定玻璃的折射率”實驗中，某同學經正確操作插好了 4 4 枚大頭針，如圖甲所示.甲CDCD(2)(2)入射角的正弦：sinsinN N 荒，折射角ococ，,可取ococ _ _ OCOC,則折射率”-或 n0n0= =的正弦 sin/?sin/? = =用刻度尺測量 CDCD、C C D Df f,代入測量數據可得 1 1 515

17、1 (3)(3)光斜入兩底面平行的玻璃磚一個表面，折射光線會從另 一個表面平行原入射光線射出玻璃磚.乙圖中兩條平行光線入 射，PiAPiA 左邊的光線會從梯形玻璃磚另一底面平行射出，是沿 著大頭針 3 3 與連線方向平行射出；而光線戸卩 2 2 將由梯形玻璃磚側答案如7 7在一次測玻璃的折射率的實驗中，采用了如下方法，將 -塊半圓形玻璃磚放在水平面上（如圖所示），用一束光線垂直 于玻璃磚直徑平面射入圓心 O,O,以 O O 為轉軸在水平面內緩慢轉 動半圓形玻璃磚，當剛轉過角時，觀察者在玻璃磚平面一側 恰看不到出射光線，這樣就可以知道該玻璃磚的折射率的大小，那么上述測定方法主要是利用了_ 的原理，該玻璃的折射率死=_,解析 當半圓形的玻璃磚剛好轉過角時，觀察者在玻璃 磚平面一側恰看不到出射光線，就說明此時恰好發(fā)生全反射， 因原來入射光線與界面垂直，故當玻璃磚轉過角時，法線方向也轉過角，故此時入射角為伏角即為發(fā) 生全反射的臨界角，故有sinOsinO 占,答案全反射 s