人教版高中物理選擇性必修第一冊(cè)第四章1第2課時(shí)實(shí)驗(yàn)測(cè)量玻璃的折射率課件

第2課時(shí)實(shí)驗(yàn)：測(cè)量玻璃的折射率第四章

光1．光的折射[實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)]

1．知道測(cè)量玻璃的折射率的原理、方法和步驟。2．會(huì)確定入射光線、折射光線、入射角及折射角。3．學(xué)會(huì)用不同方法計(jì)算玻璃的折射率。必備知識(shí)·自主預(yù)習(xí)儲(chǔ)備探究重構(gòu)·關(guān)鍵能力達(dá)成類型一實(shí)驗(yàn)原理與操作【典例1】如圖1所示，某同學(xué)在“測(cè)量玻璃的折射率”的實(shí)驗(yàn)中，先將白紙平鋪在木板上并用圖釘固定，玻璃磚平放在白紙上，然后在白紙上確定玻璃磚的界面aa′和bb′。O為直線AO與aa′的交點(diǎn)。在直線AO上豎直地插上P1、P2兩枚大頭針。(1)該同學(xué)接下來(lái)要完成的必要步驟有________。A．插上大頭針P3，使P3僅擋住P2的像B．插上大頭針P3，使P3擋住P1的像和P2的像C．插上大頭針P4，使P4僅擋住P3D．插上大頭針P4，使P4擋住P3和P1、P2的像(2)過(guò)P3、P4作直線交bb′于O′，過(guò)O′作垂直于bb′的直線NN′，連接OO′，測(cè)量圖中角α和β的大小，則玻璃磚的折射率n＝________。BD

(3)如圖2所示，該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中將玻璃磚界面aa′和bb′的間距畫(huà)得過(guò)寬，若其他操作正確，則折射率的測(cè)量值__________(選填“大于”“小于”或“等于”)準(zhǔn)確值。(4)該同學(xué)準(zhǔn)確的畫(huà)好玻璃磚界面aa′和bb′后，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不慎將玻璃磚向下平移了一些，如圖3所示，若其他操作正確，則折射率的測(cè)量值________(選填“大于”“小于”或“等于”)準(zhǔn)確值。小于等于

(4)如圖所示，實(shí)線表示將玻璃磚向下平移后實(shí)際的光路圖，而虛線是作圖時(shí)所采用的光路圖，通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，入射角和折射角均沒(méi)有變化，則由折射定律可知，折射率的測(cè)量值等于準(zhǔn)確值。[拓展]

“測(cè)量玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)中，也可以用三棱鏡、半圓形玻璃磚等進(jìn)行測(cè)量。實(shí)驗(yàn)中只要利用“插針?lè)ā倍ǔ鋈肷涔饩€和出射光線，其與界面的交點(diǎn)就是入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，連接入射點(diǎn)和出射點(diǎn)就能作出折射光線，一樣可以測(cè)出折射率。光路圖如圖所示。類型二數(shù)據(jù)處理與分析【典例2】某小組做測(cè)量玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)，所用器材有：玻璃磚、大頭針、刻度尺、圓規(guī)、筆、白紙。(1)下列哪些措施能夠提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確程度________。A．選用兩光學(xué)表面間距大的玻璃磚B．選用兩光學(xué)表面平行的玻璃磚C．選用粗的大頭針完成實(shí)驗(yàn)D．插在玻璃磚同側(cè)的兩枚大頭針間的距離盡量大些AD(2)該小組用同一套器材完成了四次實(shí)驗(yàn)，記錄的玻璃磚界線和四個(gè)大頭針扎下的孔洞如圖所示，其中實(shí)驗(yàn)操作正確的是________。A

B

C

DD(3)該小組選取了操作正確的實(shí)驗(yàn)記錄，在白紙上畫(huà)出光線的徑跡，以入射點(diǎn)O為圓心作圓，與入射光線、折射光線分別交于A、B點(diǎn)，再過(guò)A、B點(diǎn)作法線NN′的垂線，垂足分別為C、D點(diǎn)，如圖所示，則玻璃的折射率n＝________(用圖中線段的字母表示)。

[解析]

(1)為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，選用的玻璃磚前后表面間距應(yīng)盡量大些，即使玻璃磚內(nèi)的折射光線盡量長(zhǎng)些，A正確；測(cè)量折射率時(shí)，只需找出入射光線的折射光線，因此玻璃磚的兩光學(xué)表面可以不平行，B錯(cuò)誤；為了減小實(shí)驗(yàn)誤差應(yīng)選用較細(xì)的大頭針完成實(shí)驗(yàn)，C錯(cuò)誤；兩枚大頭針之間的距離應(yīng)盡量大些，描繪出的光線誤差會(huì)較小些，D正確。

類型三創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)【典例3】某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量液體折射率的儀器，如圖所示。在一個(gè)圓形木盤上過(guò)其圓心O作兩條相互垂直的直徑BC、EF，在半徑OA上垂直圓盤面插下兩枚大頭針P1、P2，并保持P1、P2的位置不變，每次測(cè)量時(shí)，讓圓盤的BFC部分豎直浸入液體中，而且使液面與直徑BC相平，EF為界面的法線，而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2的像，并在圓周上插上大頭針P3，使P3正好擋住P1、P2的像。同學(xué)們通過(guò)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，就可直接讀出液體折射率的值。(1)若∠AOF＝30°，OP3與OC的夾角為30°，則P3處所對(duì)應(yīng)的折射率的值為_(kāi)_______。(2)圖中P3、P4兩位置哪一處所對(duì)應(yīng)的折射率值大？________。(3)作AO的延長(zhǎng)線交圓周于K，K處所對(duì)應(yīng)的折射率的值應(yīng)為_(kāi)_____。

應(yīng)用遷移·隨堂評(píng)估自測(cè)1．在測(cè)量玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)中：(1)如圖甲所示為實(shí)驗(yàn)使用的長(zhǎng)方體玻璃磚，實(shí)驗(yàn)時(shí)不能用手直接接觸玻璃磚的________(選填“磨砂面”或“光學(xué)面”)。243題號(hào)1光學(xué)面(2)一實(shí)驗(yàn)小組按實(shí)驗(yàn)要求繪出的長(zhǎng)方體玻璃磚界面和四個(gè)針孔a、b、c、d的位置如圖乙所示，圖中的ab表示入射光線，θ1為入射角，請(qǐng)描出折射光線的徑跡并標(biāo)出對(duì)應(yīng)的折射角θ2。243題號(hào)1[解析]

(1)玻璃磚的光學(xué)面不能用手直接接觸，否則接觸面的污漬會(huì)影響接觸面的平整，進(jìn)而影響折射率的測(cè)定。(2)連接dc并延長(zhǎng)至玻璃磚的下光學(xué)面與白紙的交線，交點(diǎn)為出射點(diǎn)，入射點(diǎn)與出射點(diǎn)的連線即為折射光線，折射角θ2如圖所示。243題號(hào)1[答案]

(2)見(jiàn)解析圖2．在“測(cè)定玻璃的折射率”的實(shí)驗(yàn)中：(1)小朱同學(xué)在實(shí)驗(yàn)桌上看到方木板上有一張白紙，白紙上有如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)器材，他認(rèn)為除了缺刻度尺還少了一種器材，請(qǐng)你寫(xiě)出所缺器材的名稱：________。老師將器材配齊后，他進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，圖乙是他在操作過(guò)程中的一個(gè)狀態(tài)，請(qǐng)你指出第四枚大頭針應(yīng)在圖乙中的位置________(選填“A”“B”或“C”)。

23題號(hào)14大頭針B(2)小朱利用方格坐標(biāo)紙測(cè)定玻璃的折射率，如圖丙所示，AO是畫(huà)在紙上的直線，他在直線AO適當(dāng)位置豎直插上P1、P2兩枚大頭針，放上半圓形玻璃磚，使其圓心與O重合，然后插上P3、P4兩枚大頭針，以確定折射光線。其中他確定P3大頭針位置的方法應(yīng)當(dāng)是_________。操作完成后，他用圓規(guī)作了一個(gè)以O(shè)為圓心、半徑與玻璃磚半徑相同的半圓(如圖丙中虛線所示)，則他測(cè)出玻璃磚的折射率n＝________。23題號(hào)14見(jiàn)解析1.5[解析]

(1)還缺少大頭針；依據(jù)光的折射定律，及玻璃磚上下表面平行，那么出射光線與入射光線相互平行，因此第四枚大頭針應(yīng)在題圖乙中的位置B處，如圖所示。23題號(hào)14

23題號(hào)14(2)確定P3大頭針位置的方法：透過(guò)玻璃磚看，P3大頭針擋住P1、P2兩枚大頭針的像；3．現(xiàn)要估測(cè)一矩形玻璃磚的折射率n，給定的器材有：待測(cè)玻璃磚、白紙、鉛筆、大頭針1枚、直尺、直角三角板。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先將直尺的一端O和另一點(diǎn)M標(biāo)上明顯的標(biāo)記，再將玻璃磚平放在白紙上，沿其兩個(gè)長(zhǎng)邊在白紙上畫(huà)出兩條直線AB、CD，再將直尺正面緊貼玻璃磚的左邊緣放置，使O點(diǎn)與直線CD相交，并在白紙上記下點(diǎn)O、M的位置，如圖所示。然后在右上方通過(guò)AB所在界面向左下方觀察，調(diào)整視線方向，直到O點(diǎn)的像與M點(diǎn)的像重合，再在AB直線上插上大頭針，使大頭針擋住M、O的像，記下大頭針P點(diǎn)的位置。

23題號(hào)41(1)請(qǐng)?jiān)谠瓐D上作出光路圖。(2)計(jì)算玻璃磚的折射率的表達(dá)式為：n＝________(用字母P和圖中已知線段字母表示)。23題號(hào)41

[解析]

(1)調(diào)整視線方向，當(dāng)O點(diǎn)的像和M點(diǎn)的像重合時(shí)，從O點(diǎn)發(fā)出的光線經(jīng)AB面折射后與從M點(diǎn)發(fā)出的光線經(jīng)AB面反射后重合。在觀察的一側(cè)插上大頭針，使大頭針擋住M、O的像，則大頭針的位置為折射光線射出玻璃磚的點(diǎn)和從M點(diǎn)發(fā)出的光線在AB面上的反射點(diǎn)，如圖所示。23題號(hào)41

[答案]

(1)見(jiàn)解析圖4．用圓弧狀玻璃磚做測(cè)量玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)時(shí)，先在白紙上放好圓弧狀玻璃磚，在玻璃磚的一側(cè)豎直插上兩枚大頭針P1、P2，然后在玻璃磚的另一側(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P