2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)增分 專(zhuān)題15 測(cè)定玻璃的折射率學(xué)案

1、實(shí)驗(yàn)十五測(cè)定玻璃的折射率考綱要求考情分析命題趨勢(shì)測(cè)定玻璃的折射率2015北京卷，21(1)高考主要側(cè)重考查以下三個(gè)方面：1.實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性考查；2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄和分析；3.實(shí)驗(yàn)誤差分析知識(shí)梳理夯實(shí)基礎(chǔ)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)定玻璃磚的折射率二、實(shí)驗(yàn)原理如圖所示，abba為兩面平行的玻璃磚，光線的入射角為1，折射角為2，根據(jù)n可以計(jì)算出玻璃的折射率三、實(shí)驗(yàn)器材木板、白紙、玻璃磚、大頭針、圖釘、量角器、三角板、鉛筆四、實(shí)驗(yàn)步驟1用圖釘把白紙固定在木板上2在白紙上畫(huà)一條直線aa，并取aa上的一點(diǎn)O為入射點(diǎn)，作過(guò)O的法線NN3畫(huà)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，

2、使玻璃磚的一個(gè)長(zhǎng)邊與直線aa對(duì)齊，并畫(huà)出另一條長(zhǎng)邊的對(duì)齊線bb5眼睛在bb的一側(cè)透過(guò)玻璃磚觀察兩個(gè)大頭針并調(diào)整視線方向，使P1的像被P2的像擋住，然后在觀察這一側(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，撥去大頭針，由大頭針P3、P4的針孔位置確定出射光線OB及出射點(diǎn)O，連接O、O得線段OO7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 28改變?nèi)肷浣?，重?fù)實(shí)驗(yàn)，算出不同入射角時(shí)的，并取平均值五、數(shù)據(jù)處理1計(jì)算法：用量角器測(cè)量入射角1和折射角2，算出不同入射角時(shí)的，并取平均值2圖象法：改變不同的入射角1，測(cè)出不同的折射

3、角2，作sin 1sin 2圖象，由n可知圖象應(yīng)為直線，如圖所示，其斜率就是玻璃的折射率3輔助線段法：利用直尺作輔助線，測(cè)出輔助線的長(zhǎng)度大小，求玻璃的折射率如圖所示，作輔助線，且垂直于，量出、，作輔助線，且垂直于，量出、，則sin 1，sin 2，即可求出n4單位圓法：以入射點(diǎn)O為圓心，以適當(dāng)長(zhǎng)度R為半徑畫(huà)圓，交入射光線OA于E點(diǎn)，交折射光線OO于E點(diǎn)，過(guò)E作NN的垂線EH，過(guò)E作NN的垂線EH.如圖所示，sin 1，sin 2，OEOER，則n.只要用刻度尺量出EH、EH的長(zhǎng)度就可以求出n六、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入射角

4、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)量的相對(duì)誤差七、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)量的相對(duì)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(huà)界線4實(shí)驗(yàn)過(guò)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)量誤差較大核心考點(diǎn)分層突破考點(diǎn)1實(shí)驗(yàn)原理和操作例1如圖所示，用某種透光物質(zhì)制成的直角三棱鏡ABC；在垂直于AC面的直線M

5、N上插兩枚大頭針P1、P2，在AB面的左側(cè)透過(guò)棱鏡觀察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線方向，直到P1的像_讓P2的像擋住_，再在觀察的這一側(cè)先后插上兩枚大頭針P3、P4，使P3_擋住P1、P2的像_，P4_擋住P3以及P1、P2的像_.記下P3、P4的位置，移去大頭針和三棱鏡，過(guò)P3、P4的位置作直線與AB面相交于D，量出該直線與AB面的夾角為45.則透光物質(zhì)的折射率n！#，并在圖中畫(huà)出正確完整的光路圖解析通過(guò)作圖找出BC面上的反射點(diǎn)和AB面上的出射點(diǎn)，則由幾何知識(shí)可得各角的大小，如圖所示，則n，其實(shí)驗(yàn)原理與用兩面平行的玻璃磚相同，故P1的像讓P2的像擋住，P3擋住P1、P2的像，P4應(yīng)擋住P3

6、以及P1、P2的像考點(diǎn)2數(shù)據(jù)處理和誤差分析例2某同學(xué)利用“插針?lè)ā睖y(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(1)此玻璃的折射率計(jì)算式為n！#(用圖中的1、2表示)；(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_大_(選填“大”或“小”)的玻璃磚來(lái)測(cè)量解析(1)根據(jù)折射率公式可知n(2)在入射角相同的情況下，玻璃磚寬度越大，光線穿過(guò)時(shí)的側(cè)移量就會(huì)越大，出射光線更容易找出，測(cè)量時(shí)誤差越小對(duì)應(yīng)演練遷移運(yùn)用1如圖甲所示為光學(xué)實(shí)驗(yàn)用的長(zhǎng)方體玻璃磚，它的_光學(xué)_面不能用手直接接觸在用插針?lè)y(cè)定玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)中，兩位同學(xué)繪出的玻

7、璃磚和三個(gè)針孔a、b、c的位置相同，且插在c位置的針正好擋住插在a、b位置的針的像，但最后一個(gè)針孔的位置不同，分別為d、e兩點(diǎn)，如圖乙所示計(jì)算折射率時(shí)，用_d_(選填“d”或“e”)點(diǎn)得到的值較小，用_e_(選填“d”或“e”)點(diǎn)得到的值誤差較小解析光學(xué)面若被手接觸污染，會(huì)影響觀察效果，增加實(shí)驗(yàn)誤差；分別連接cd和ce并延長(zhǎng)到界面，與界面分別交于O1、O2兩點(diǎn)，由n不難得出用d點(diǎn)得到的折射率值較小，過(guò)c點(diǎn)的出射光線應(yīng)平行于ab，利用直尺比對(duì)并仔細(xì)觀察，可知ceab，故用e點(diǎn)得到的折射率值誤差較小2某同學(xué)用大頭針、三角板、量角器等器材測(cè)半圓形玻璃磚的折射率開(kāi)始玻璃磚的位置如圖中實(shí)線所示，使大頭針

8、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(dòng)，同時(shí)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(shí)，上述現(xiàn)象恰好消失此時(shí)只須測(cè)量出_玻璃磚直徑邊繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)過(guò)的角度_，即可計(jì)算玻璃磚的折射率請(qǐng)用你測(cè)量的量表示出折射率n！#解析光線指向圓心入射時(shí)不改變傳播方向，恰好觀察不到P1、P2的像時(shí)發(fā)生全反射，測(cè)出玻璃磚直徑邊繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)過(guò)的角度，此時(shí)入射角即為全反射臨界角，由sin 得n3用圓弧狀玻璃磚做測(cè)定玻璃折射率的實(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)

9、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和P4，使P3擋住P1和P2的像，P4擋住P3以及P1和P2的像，在紙上標(biāo)出大頭針位置和圓弧狀玻璃磚輪廓，如圖所示(O為兩弧圓心；圖中已畫(huà)出經(jīng)過(guò)P1、P2點(diǎn)的入射光線)(1)在圖上補(bǔ)畫(huà)出所需的光路圖(2)為了測(cè)出玻璃磚的折射率，需要測(cè)量入射角和折射角，請(qǐng)?jiān)趫D中的AB分界面上標(biāo)出這兩個(gè)角(3)多次改變?nèi)肷浣?，測(cè)得幾組入射角和折射角，根據(jù)測(cè)得的入射角和折射角的正弦值，畫(huà)出了如圖乙所示的圖象，由圖象知玻璃磚的折射率n_1.5_解析(1)P3、P4的連線與CD的交點(diǎn)即為光線從玻璃磚中射出的位置，P1、P2的連線與AB的交點(diǎn)即為光線進(jìn)入玻璃磚中的光路，如圖所示(2)連接O點(diǎn)與光線在AB上的入射點(diǎn)即為法線，作出入射角和折射角如上圖中i、r所示(3)圖象的斜率k，由圖乙可知斜率為1.5，即該玻璃磚的折射率為1.54在用插針?lè)y(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(huà)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(huà)光路圖，則(1)甲同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值相比_偏小_(選填“偏大”“偏小”或“不變”)(2)乙同學(xué)測(cè)得折射率與真實(shí)值相比_不變_(選填“偏大”“偏小”或“不變”)(3)丙同學(xué)測(cè)得的折射率與真