高考物理一轮复习第13章实验17测定玻璃的折射率课件

这是一份高考物理一轮复习第13章实验17测定玻璃的折射率课件，共33页。PPT课件主要包含了实验储备·一览清，实验类型·全突破，答案AD，答案D，答案AC，答案偏小，答案如图所示，答案小替代法，答案BD等内容，欢迎下载使用。

类型1　 教材原型实验　多维探究
考向1　实验原理与操作 [典例1]　某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖、大头针、刻度尺、圆规、笔、白纸。 (1)下列措施能够提高实验准确程度的是________(填选项前的字母)。 A．选用两光学表面间距大的玻璃砖 B．选用两光学表面平行的玻璃砖 C．选用粗的大头针完成实验 D．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些
[解析]　为了提高实验准确程度，在实验过程中应选用两光学表面间距大的玻璃砖，选用细的大头针且插在玻璃砖同侧的大头针的间距尽量大些，所以A、D正确。
(2)该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如图所示，其中实验操作正确的是______(填选项字母)。
A　　　　B　　　　C　　　　D
[解析]　入射光线和出射光线应平行且不在一条直线上，D正确。
(3)该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN′的垂线，垂足分别为C、D点，如图所示，则玻璃的折射率n＝________(用图中线段的字母表示)。
规律方法　本实验的两个关键点 (1)光线：通过入射点和出射点确定折射光线，从而找出入射角与折射角。 (2)误差：主要取决于出射点的精确程度。出射点是两条线直接相交而得：一是边界线，二是出射光线。
考向2　数据处理与误差分析 [典例2]　(2023·辽宁师大附中检测)如图所示， 在用插针法测量玻璃折射率的实验中，两位同学 先把方格纸固定在木板上，在方格纸上画出一条 直线aa′作为界面(线)，过aa′上的一点O画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为入射光线。再把玻璃砖放到方格纸上，画出玻璃砖的下界面bb′的位置。在直线AO上插两枚大头针P1和P2，再在玻璃砖的另一侧插上大头针P3和P4。确定光路后利用折射定律计算折射率。
(1)关于本实验，下列说法正确的是________； A．实验时入射角应适当大些 B．为了减小误差，插大头针时应使P1和P2、P3和P4的间距小一些 C．插大头针P4时，应使P4同时挡住P3和P1、P2的像 D．该实验原理只能测量两面平行的玻璃砖的折射率
[解析]　实验时入射角应适当大些，可以减小误差，A项正确；为了减小误差，插大头针时应使P1和P2、P3和P4的间距大一些，B项错误；光在同一均匀介质中沿直线传播，所以插大头针P4时，应使P4同时挡住P3和P1、P2的像，C项正确；该实验原理不仅能测量两面平行的玻璃砖的折射率，也可以测两面不平行的玻璃砖的折射率，故D错误。
(2)利用上述方格纸上的实验记录，计算此玻璃砖的折射率为______；(答案可以用分数或根号表示)
[解析]　光路图如图所示。
(3)若某同学在插大头针时将P1插到了入射光线的左侧一点的位置(偏差很小)，其他操作均没有错误，则该同学测出的折射率______。(选填“偏大”“偏小”或“不变”)
[解析]　若某同学在插大头针时将P1插到了入射光线的左侧一点的位置(偏差很小)，其他操作均没有错误，则折射角变大，故玻璃砖折射率偏小。
考向1　实验原理创新 [典例3]　(2022·湖北黄冈模拟)制作近视眼镜时 需要控制镜片的厚度。某同学猜想：制作相同度 数的眼镜，镜片的厚度与其材料的折射率相关。 为探究该猜想，他找来度数相同、镜片厚度不同的两副眼镜，以及两个形状相同的半圆形玻璃砖1(与厚镜片材质相同)和玻璃砖2(与薄镜片材质相同)。设计了如下实验：
类型2　 拓展创新实验　多维探究
a．用刻度尺测出半圆形玻璃砖的直径D； b．在木板上固定一张白纸，将玻璃砖水平放置在白纸上，用笔描出砖的边界，移走玻璃砖，在纸上标出圆心O、直径AB、AB的垂线OC； c．将玻璃砖1放在白纸上，使之与边界完全重合，用长直刻度尺MN紧靠A点并与AB垂直放置；
d．调节激光器，使光线沿PO射向圆心O，并使长直尺MN的左右两端均出现亮点，记下左侧亮点到A点的距离x1，右侧亮点到A点的距离x0。 e．移走玻璃砖1，将玻璃砖2置于玻璃砖1原来位置，使光线仍沿PO方向射向圆心O，并使长直刻度尺MN的左右两端均出现亮点，并记下左侧亮点到A点的距离x2。
(1)画出步骤d、e中对应的光路图；
(2)玻璃砖1的折射率可表示为________；
(3)测得x1>x2，可知厚镜片材质的折射率比薄镜片材质的折射率________(选填“大”或“小”)。该实验主要采用的实验方法是________(选填“放大法”“理想实验法”或“替代法”)。
创新点解读　 1．PO光线在AB面上发生折射和反射，结合几何关系和折射定律求出折射率的表达式。 2．比较x1和x2的大小，可知材料折射率的大小情况。
考向2　实验器材创新 [典例4]　(2022·江苏苏州模拟)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，在一个圆盘上，过其圆 心O作两条互相垂直的直径BC、EF。在半径OA 上，垂直盘面插上两枚大头针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进入液体中，而且总使液面与直径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，就可以直接读出液体折射率的值。
(1)在用此仪器测量液体的折射率时，下列说法正确的是______(填字母代号)； A．大头针P3插在M位置时液体的折射率值大于插在N位置时液体的折射率值 B．大头针P3插在M位置时液体的折射率值小于插在N位置时液体的折射率值 C．可能有一种液体，在EK部分能观察到大头针P1、P2的像 D．可能有一种液体，在KC部分观察不到大头针P1、P2的像
[解析]　由折射定律n＝ (i为光线在空气中的入射角)，由题中的图知在N位置时i比在M位置时的大，所以大头针P3插在M位置时液体的折射率值小于插在N位置时液体的折射率值，故A错误，B正确；所有液体的折射率都比空气中的大，即在EK部分不能观察到大头针P1、P2的像，故C错误；当入射角大于液体的临界角时，发生全反射现象，就观察不到大头针P1、P2的像，故D正确。
(2)若∠AOF＝30°，OM与OC的夹角为30°，则液体的折射率为________。
创新点解读　 1．本实验借用常规“插针法”确定入射角和折射角，根据折射定律求出折射率的大小。 2．对于有些液体，可能发生全反射，在KC部分观察不到大头针P1、P2的像。
[典例5]　某同学用大头针、三角板、量角器等器材 测半圆形玻璃砖的折射率。开始玻璃砖的位置如图 中实线所示，使大头针P1、P2与圆心O在同一直线 上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖 绕圆心O缓慢转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观察P1、P2的像，且P2的像挡住P1的像。如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失。此时只需测量出________________，即可计算出玻璃砖的折射率。请用你测量的量表示出折射率n＝________。
[解析]　玻璃砖转动时，射在其直径所在平面内的光线的入射角增大，当增大到等于临界角C时，发生全反射现象。因sin C＝ ，可见只要测出临界角即可求得折射率n，而C和玻璃砖直径绕O点转过的角度θ相等，因此只要测出玻璃砖直径边绕O点转过的角度θ即可。