高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册1 光的折射背景图ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册1 光的折射背景图ppt课件，共34页。PPT课件主要包含了折射率，图4-1-6，量角器，入射光线，折射光线，入射角，折射角，图4-1-7，图4-1-8，磨砂的面等内容，欢迎下载使用。
【实验思路】1.实验目的(1)测定玻璃的　　　　. (2)学会用插针法确定　　　　. 
2.实验原理如图4-1-6所示,当光线AO以一定入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时,通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线O'B,从而求出折射光线OO'和折射角θ2,再根据n=　　　　算出玻璃的折射率. 
【实验器材】一块两面平行的玻璃砖、白纸、木板、大头针(4枚)、　　　　　(或圆规、三角板)、刻度尺. 【物理量的测量】1.把白纸铺在木板上.2.在白纸上画一直线aa'作为　　　　,过aa'上的一点O画出界面的法线NN',并画一条线段AO作为　　　　　　. 3.把玻璃砖放在白纸上,并使其长边与aa'重合,再用直尺画出玻璃砖的另一边bb'.
4.在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2.5.在玻璃砖bb'一侧透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像,调整视线方向直到P1的像被P2的像　　　　　.再在bb'一侧插上大头针P3、P4,使P3能挡住P1、P2的像,P4能　　　　P1、P2的像及P3本身. 6.移去玻璃砖,在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记下它们的位置,过P3、P4作直线O'B交bb'于O'.连接O、O',OO'就是玻璃砖内　　　　　的方向.∠AON为　　　　,∠O'ON'为折射角. 
7.用量角器量出入射角和折射角的　　　　.查出它们的正弦值,并把这些数据记录在表格里. 8.改变入射角,用上述方法分别求出不同入射角对应的　　　　,查出它们的正弦值,记录在表格里. 9.根据记录的几组数据分别算出几组　　　　的值,比较一下,看它们是否接近一个常数.求出由几组数据分别得出的几组　　　　的平均值,这就是这块玻璃的　　　　. 
例1 [2020·北京大兴检测] “测定玻璃的折射率”的实验中,在白纸上放好玻璃砖,aa'和bb'分别是玻璃砖与空气的两个界面,如图4-1-7所示.在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2,用“+”表示大头针的位置,然后在另一侧透过玻璃砖观察,并依次插上大头针P3和P4.(1)在插P3和P4时,应使　　　　(填选项前的字母). A.P3只挡住P1的像B.P4只挡住P3C.P3同时挡住P1、P2的像D.P4挡住P1、P2的像及P3
[解析]实验的过程中,要先在白纸上放好玻璃砖,在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2,然后在玻璃砖另一侧观察,调整视线使P1的像被P2的像挡住,接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头针P3、P4,使P3挡住P1、P2的像,使P4挡住P1、P2的像和P3,故C、D正确.
(2)按(1)中的做法确定大头针P3和P4的位置,请将光路图补充完整,并在图中标出需要测量的量,则玻璃砖的折射率可表示为n=　　　　(用图中标出的测量量表示). 
[答案]如图所示(需要测量的量是图中i和r)
例2 小张同学利用“插针法”测定玻璃的折射率.(1)小张将玻璃砖从盒子拿出放到白纸上,图4-1-8中操作较为规范与合理的是　　　(填选项前的字母). 
[解析]玻璃砖的光学面不能用手直接接触,接触面的污渍会影响接触面的平整,进而影响折射率的测定,B正确.
(2)小张发现玻璃砖上、下表面不一样,一面是光滑的,一面是磨砂的,小张应选择玻璃砖　　　　　　(选填“磨砂的面”或“光滑的面”)与白纸接触的放置方法进行实验较为合理. 
[解析]为了不影响观察实验,应选择磨砂的面接触纸面.
(3)小张正确操作插好了4枚大头针,如图4-1-9所示,请帮助小张画出正确的光路图.然后进行测量和计算,得出该玻璃砖的折射率n=　　　(保留3位有效数字). 
【注意事项】1.实验过程中,玻璃砖在纸上的位置不可移动.2.实验时,应将大头针竖直插在纸上,P1与P2之间及P3与P4之间的距离要尽量大一些.3.实验时入射角应适当大一些,以减小测量角度的误差.4.玻璃砖应选用宽度较大的,宜在5 cm以上.若宽度太小,则测量误差较大.
例3 在利用“插针法”测量玻璃折射率的实验中:(1)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa'和bb'后,不小心碰了玻璃砖使它向aa'一侧平移了少许,如图4-1-12所示,则他测出的折射率将　　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”). 
[解析]如图所示,甲同学利用插针法确定入射光线、折射光线后,由几何关系可知,测得的入射角、折射角没有受到影响,因此测得的折射率将不变.
(2)乙同学在画界面时,不小心将两界面aa'、bb'间距画得比玻璃宽度大些,如图4-1-13所示,则他测得的折射率将　　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”). 
[解析]如图所示,乙同学利用插针法确定入射光线、折射光线后,测得的入射角不受影响,但测得的折射角比真实的折射角偏大,因此测得的折射率偏小.
【实验拓展与创新】“测定玻璃折射率”实验中,也可以用三棱镜、半圆形玻璃砖等进行测量.实验中只要利用“插针法”确定了入射光线和出射光线,其与界面的交点就是入射点和出射点,连接入射点和出射点就能作出折射光线,一样可以测出折射率.光路图如图4-1-14所示.
例4 用三棱镜做“测定玻璃的折射率”的实验,先在白纸上放好三棱镜,在棱镜的一侧插入两枚大头针P1和P2,然后在棱镜的另一侧观察,调整视线使P1的像被P2的像挡住,接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3、P4,使P3挡住P1、P2的像, P4挡住P1、P2的像和P3,在纸上标出大头针的位置和三棱镜轮廓,如图4-1-15所示.(1)在图上画出所需的光路图.
[解析]光路图如图所示,画出通过P1、P2的入射光线,交AC于O,画出通过P3、P4的出射光线,交AB于O',连接O、O',则光线OO'就是入射光线P1P2在三棱镜中的折射光线.
(2)为了测出该三棱镜的折射率,需要测量的物理量是　　　　　　　　　　,在图上标出它们. 
入射角θ1和折射角θ2
[解析]在所画的图上画出虚线部分,并注明入射角θ1和折射角θ2,用量角器量出θ1和θ2(或用直尺测出线段EF、OE、GH、OG的长度).
(3)计算折射率的公式是n=　　　　. 
1.学校开展研究性学习,某研究小组的同学根据所学的光学知识,设计了一个测量液体折射率的仪器,如图所示,在一圆盘上,过其圆心O作两条互相垂直的直径BC、EF,在半径OA上,垂直盘面插下两枚大头针P1、P2,并保持P1、P2位置不变,每次测量时让圆盘的下半部分竖直浸入液体中,而且总保持液面与直径BC相平,EF作为界面的法线,而后在图中右上方区域观察P1、P2的像,并在圆周上插上大头针P3,使P3正好挡住P1、P2的像,同学们通过计算,预先在圆周EC部分刻好了折射率的值,这样只要根据P3所插的位置,就可直接读出液体折射率的值.
(1)若∠AOF=30°,OP3与OC的夹角为30°,则P3处对应的折射率的值为 　　　. 
(2)图中P3、P4两位置中, 　　　所对应的折射率的值较大. 
[解析]因为图中P4对应的空气中光线与法线的夹角大于P3对应的空气中光线与法线的夹角,所以P4对应的折射率的值较大.
(3)作AO的延长线交圆周于K,K处所对应的折射率的值应为　　 
[解析]因A、O、K在一条直线上,入射角等于折射角,所以K处对应的折射率的值应为1.
1.(实验操作与注意事项)(多选)在“用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率”的实验中,其实验光路图如图4-1-16所示,对实验中的一些具体问题,下列说法正确的是(　　)A.为了减小作图误差,P3和P4的距离应适当大一些B.为减小测量误差,P1、P2连线与玻璃砖界面法线的夹角应适当取大一些C.若P1、P2的距离较大,则通过玻璃砖会看不到P1、P2的像D.实验中为方便操作,可用玻璃砖代替尺子画线
[解析] 实验时,尽可能将大头针竖直插在纸上,且P1与P2之间、P2与O点之间、P3与P4之间、P3与O'点之间距离要稍大一些.入射角θ1应适当大一些,以减小测量角度的误差,但入射角不宜太大,也不宜太小.实验中严禁用玻璃砖代替尺子画线.
2.(实验操作)在“测定玻璃的折射率”的实验中,对一块两面平行的玻璃砖,用“插针法”找出与入射光线对应的出射光线.现有甲、乙、丙、丁四位同学分别作出如图4-1-17所示的四组插针结果.(1)从图上看,肯定把针插错了的同学是　　　　. (2)从图上看,测量结果准确度最高的同学是　　　　. 
3.(实验操作与误差分析)在“用插针法测玻璃砖折射率”的实验中,玻璃砖的ab边与a'b'边平行,aa'边与bb'边不平行,某同学在白纸上仔细画出了玻璃砖的两条边线aa'与bb',如图4-1-18所示.(1)实验时,先在玻璃砖的一侧插两枚大头针P1和P2以确定入射光线AO,接着,眼睛应在玻璃砖的　　　　(选填“同一侧”或“另一侧”)观察所插的两枚大头针P1和P2,同时通过插第三、第四枚大头针来确定从玻璃砖射出的光线.
[解析]实验时,先在玻璃砖的一侧插两枚大头针P1和P2以确定入射光线AO;接着,眼睛在玻璃砖的另一侧观察所插的两枚大头针P1和P2,同时通过插第三、第四枚大头针来确定从玻璃砖射出的光线.
(2)实验中　　　　　　(选填“要求”或“不要求”)四枚大头针的针帽在同一视线上. 
[解析]实验中要求四枚大头针的针尖在同一视线上,而不是针帽.
(3)下列操作可以减小实验误差的是　　　(填选项前的字母). A.适当增大大头针P1、P2的间距B.选择玻璃砖相互平行的ab、a'b'边来测量C.选用尽可能细的笔画线D.使AO的入射角接近于90°
[解析]大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些时,角度的测量误差会小些,故A正确;用插针法测定玻璃砖的折射率时,玻璃砖上、下表面不一定要平行,故B错误;