人教版 (2019)选择性必修 第一册1 光的折射集体备课ppt课件

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第一册1 光的折射集体备课ppt课件，共34页。PPT课件主要包含了∠OAC，AB或BC等内容，欢迎下载使用。
基础落实·必备知识全过关
一、实验目的测玻璃砖的折射率。二、实验思路　　 　插两针(两点)确定一直线(光线)用“插针法”确定入射光线和相应的出射光线,就能在玻璃砖中画出对应的折射光线,用量角器测出入射角θ1和折射角θ2,根据折射定律　　　 入射角适当大一些但不宜过大计算出玻璃的折射率三、实验器材两面平行的玻璃砖,大头针,白纸,刻度尺或三角板,量角器,图钉等。
四、实验步骤1.如图所示,将白纸用图钉钉在平木板上。2.在白纸上画出一条直线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。3.把长方形玻璃砖放在白纸上,使它的长边跟aa'对齐,画出玻璃砖的另一边bb'。
4.在直线AO上竖直插上两枚大头针P1、P2,透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像,调整视线方向直到P2的像挡住P1的像,再在观察者一侧竖直插上两枚大头针P3、P4,使P3挡住P1、P2的像,P4挡住P3及P1、P2的像,记下P3、P4的位置。 保证入射光线和折射光线的对应性5.移去大头针和玻璃砖,过P3、P4所在处作直线O'B与bb'交于O',直线O'B就代表了沿AO方向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向。6.连接OO',入射角θ1=∠AON,折射角θ2=∠O'ON',用量角器量出入射角和折射角。7.改变入射角重复实验。
五、数据处理1.计算法:通过测量入射角和折射角,得出入射角和折射角的正弦值,再代入 中求多次不同入射角时n的值,然后取其平均值,即为玻璃砖的折射率。2.图像法:求出多组对应的入射角与折射角的正弦值,作出sin θ1-sin θ2图像,由 可知图像应为直线,如图所示,其斜率为折射率。
3.单位圆法:在不使用量角器的情况下,可以用画单位圆法。
(1)以入射点O为圆心,以一定长度R为半径画圆,交入射光线OA于E点,交折射光线OO'于E'点,过E作NN'的垂线EH,过E'作NN'的垂线E'H',如图所示。
六、实验误差1.入射光线和出射光线画得不够精确。因此,要求插大头针时两大头针间距应稍大些。2.入射角、折射角测量不精确。减小测角时的相对误差的方法:①入射角要稍大些,但不宜太大,入射角太大时,反射光较强,折射光会相对较弱;②玻璃砖的宽度宜选5 cm以上的。
易错辨析(1)在做用插针法测量玻璃的折射率的实验时,尽可能将大头针竖直插在纸上,且大头针之间及大头针与光线转折点之间的距离要稍大一些。(　　)(2)用插针法测量玻璃的折射率实验中,入射角θ1大一些可以减小测量角度的误差,故θ1越大越好。(　　)(3)用插针法测量玻璃的折射率实验中,操作时,手不能触摸玻璃砖的光学面,更不能把玻璃砖界面当尺子画界线。(　　)(4)用插针法测量玻璃的折射率实验中,玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。(　　)(5)用插针法测量玻璃的折射率实验中,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。(　　)
θ1大一些可以减小测量角的误差,但θ1过大折射光线强度变弱,不便于观察。
重难探究·能力素养全提升
探究点一　实验原理与操作
【例题1】 (2024湖北武汉高二期中)(1)几位同学做“用插针法测量玻璃折射率”的实验,图示直线aa'、bb'表示在白纸上画出的玻璃砖的两个界面。几位同学进行了如下操作:A.甲同学选定的玻璃砖两个光学面aa'与bb'不平行,其他操作正确
B.乙同学在白纸上正确画出平行玻璃砖的两个界面aa'和bb'后,将玻璃砖向aa'方向平移了少许,其他操作正确C.丙同学在白纸上画aa'、bb'两界面时,其间距比平行玻璃砖两光学面的间距稍微大些,其他操作正确上述几位同学的操作,对玻璃折射率的测量结果没有影响的是　　　　(填写选项前的字母)。 
(2)在用插针法测玻璃砖折射率的实验中,已确定好入射方向AO,插了两枚大头针P1和P2,如图所示(①②③是三条直线)。在以后的操作说法中,你认为正确的是　　　　。 A.在bb'侧调整观察视线,另两枚大头针P3和P4可能插在③线上B.保持O点不动,减小入射角,在bb'侧调整观察视线,另两枚大头针P3和P4可能插在①线上
解析 (1)甲同学选定的玻璃砖两个光学面aa'和bb'不平行,不会影响入射角和折射角的确定;乙同学将玻璃砖向aa'方向平移了少许,直线aa'、bb'之间的距离仍然等于玻璃砖的厚度,入射角和折射角的大小不变;丙同学在白纸上画aa'和bb'间距比平行玻璃砖两光学面的间距稍微大些,使画出的入射点向左移,出射点向右移,所画的折射角比实际值大,算得的折射率将偏小。
(2)由折射定律得知,光线通过平行玻璃砖后向一侧发生侧移,由于光线在上表面折射时,折射角小于入射角,则出射光线向②一侧偏移,如图所示,故另两枚大头针P3和P4不可能插在③线上,故A错误;若保持O点不动,减小入射角,折射角也减小,另外两枚大头针P3和P4可能插在①线上,故B正确。
对点演练1.(2024山东新泰一中期末)如图所示,某同学欲用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率。在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P1、P2确定入射光线,并让入射光线过圆心O,在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P3,使P3挡住P1、P2的像,连接OP3。图中MN为界面,虚线半圆与玻璃砖对称,
B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点,AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D点。设AB的长度为l1,AO的长度为l2,CD的长度为l3,DO的长度为l4,为较方便地表示出玻璃砖的折射率,一定需要用刻度尺测量_____　　　　(用上述所给物理量的字母表示),则玻璃砖的折射率可表示为　　　　。 
探究点二　数据处理与误差分析
【例题2】 (2024四川遂宁高二期末)在测量玻璃的折射率的实验中,请思考下列两个问题:(1)如图(a)所示,若在画好玻璃砖界面两条直线aa'和bb'后,不慎误将玻璃砖向上移至图中虚线位置,其他操作均正确,则测出的折射率将　　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。 (2)如图(b)所示,若在画玻璃砖界面aa'时,误将界面向上画至图中虚线位置,而其他操作均正确,测定的折射率将　　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。 
解析 (1)图(a)所示的光路图如图甲所示作出的折射光线如图中①线所示,②线表示实际光线,入射角和折射角都不变,则由折射定律可知,折射率不变。
(2)图(b)所示的光路图如图乙所示作出的折射光线如图中④线所示,③线表示实际光线,根据几何知识可知,入射角不变,折射角偏大,根据折射定律可知,折射率偏小。
对点演练2.(2024江西南昌一中高二月考)某小组做测定玻璃的折射率实验,所用器材: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有　　　　; 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
(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下图所示,其中实验操作正确的是　　　　; 
(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) 
解析 (1)在插针法测定玻璃的折射率实验中,使用两光学面间距大的玻璃砖能更准确地确定玻璃砖内光线的位置,有利于减小实验误差,而两光学面是否平行对测量折射率没有影响,选项A正确,B错误;插针时要求后插的针挡住先插的针或先插的针的像,故选用细一点的大头针能更准确地确定光线位置,提高实验精确度,选项C错误;实验中是根据同侧两枚大头针的连线来确定入射光线或出射光线,故距离大些更好,选项D正确。 (2)由题图可知实验使用的是平行玻璃砖,故出射光线应该与入射光线平行,选项A出射光线与入射光线在同一直线上,选项B、C中出射光线与入射光线不平行,故只有选项D正确。
探究点三　实验的改进创新
【例题3】 (2024山东滨州一中高二期末)如图所示,一个学生用广口瓶和刻度尺测定水的折射率,请填写下述实验步骤中的空白。(1)用刻度尺测出广口瓶瓶口内径d。(2)在瓶内装满水。(3)将刻度尺沿瓶口边缘竖直插入水中。(4)沿广口瓶边缘向水中刻度尺正面看去,若恰能看到刻度尺的0刻度(即图中A点),同时看到水面上B点刻度的像B'恰与A点的像相重合。如图所示,若水面恰与刻度尺的C点相平,则　　　　和　　 　　分别等于入射角和折射角。 (5)读出　　　　和　　 　　的长度。 
∠OB'C或∠OBC
(6)由题中所给条件和前面步骤得到的数据,可以计算水的折射率n=　　　 　。 
解析 (4)从A点发出的光线经折射后进入眼睛,所以∠OAC等于入射角,∠OBC等于折射角。(5)若水面恰与刻度尺C点相平,读出AC和AB(或BC)的长度。(6)设从A点发出的光线射到水面时入射角为i,折射角为r,根据数学知识得
对点演练3.(2024山东日照高二期末)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进入液体中,而且总使得液面与直径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,则:(1)若∠AOF=30°,OP3与OC的夹角为30°,则P3处所对应的折射率的值为　　　　　　。 (2)图中P3、P4两位置中,　　　　(选填“P3”或“P4”)所对应的折射率的值大。 (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　　　　　。 
(2)题图中P4对应的入射角大于P3所对应的入射角,所以P4对应的折射率的值大。(3)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。
学以致用·随堂检测全达标
1.(实验原理与操作)(2024浙江嘉兴高二月考)在测量玻璃折射率的实验中,操作步骤如下,请在横线上将实验内容补充完整。(1)先在白纸上画出一条直线aa'代表两种介质的界面,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;(2)把长方形玻璃砖放在白纸上,使它的长边跟aa'对齐。在白纸上画出玻璃砖的另一个界面bb';(3)在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2,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的像挡住。再在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4,使P3挡住P1、P2的像,P4挡住P1、P2的像和　　　　,记下　　　　和　　　　的位置(用题目中出现的字母表示); 
(4)移去大头针和玻璃砖,连接P3、P4并延长,与bb'交于O'点,作出玻璃砖中的光线OO',测量出法线NN'与AO之间的夹角作为入射角θ1,测量出法线NN'与　　　　之间的夹角作为折射角θ2,由 计算玻璃的折射率(用题目中出现的字母表示)。 
解析 (3)如图所示实验中需要保持P1、P2、P3和P4四点视线在一条直线上,即需要P4挡住P1、P2的像和P3,且需要记下P3和P4的位置。(4)由折射率公式 可知,需要测量出法线NN'与AO之间的夹角作为入射角θ1,测量出法线NN'与OO'之间的夹角作为折射角θ2。
2.(数据处理与误差分析)(2024安徽合肥高二月考)某同学利用“插针法”测量玻璃的折射率,所用的玻璃砖两面平行,正确操作后,作出的光路图及测出的相关角度如图甲所示。
(1)下列说法正确的是　　　　。 A.入射角适当大些,可以提高精确度B.P1、P2及P3、P4之间的距离取得小些,可以提高精确度C.P1、P2的间距,入射角的大小均与实验的精确度无关(2)此玻璃的折射率计算式为n= 　　　(用图甲中的θ1、θ2表示)。
(3)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择,为了减小误差,应选用宽度　　　　(选填“大”或“小”)的玻璃砖来测量。 (4)若该同学用他测得的多组入射角i与折射角r,作出sin i-sin r的图像如图乙所示,下列判断正确的是　　　　。 A.他做实验时,研究的是光线从空气射入玻璃的折射现象B.玻璃的折射率为2C.玻璃的折射率为1.5