高考物理一轮复习实验20测量玻璃的折射率课件

这是一份高考物理一轮复习实验20测量玻璃的折射率课件，共30页。PPT课件主要包含了实验溯本求源，实验热点探究，装置图及思路，afcdebgh，刻度尺，5×108等内容，欢迎下载使用。
操作要领(1)铺白纸、画线①如图所示，将白纸用图钉按在绘图板上，先在白纸上画出一条直线aa′作为界面，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把平行玻璃砖平放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐，画出玻璃砖的另一条长边bb′
(2)插针与测量①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，调整视线的方向，直到P1的像被P2挡住，再在观察的这一侧依次插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P1、P2的像及P3，记下P3、P4的位置②移去玻璃砖连接P3、P4并延长交bb′于O′，连接OO′即为折射光线，入射角θ1＝∠AON，折射角θ2＝∠O′ON′③用量角器测出入射角和折射角，查出它们的正弦值④改变入射角θ1，重复实验，记录相关测量数据
●注意事项(1)实验时，应尽可能将大头针竖直插在纸上，且P1和P2之间、P3和P4之间、P2与O、P3与O′之间距离要稍大一些．(2)入射角θ1不宜太大(接近90°)，也不宜太小．(3)操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁光学面，更不能把玻璃砖界面当作尺子画界线．(4)实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变．(5)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．
●误差分析(1)入射光线、出射光线确定的准确性造成误差，故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距应大一些．(2)入射角和折射角的测量造成误差，故入射角应适当大些，以减小测量的相对误差．
热点一　教材原型实验例1 [2019·天津卷]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)下列哪些措施能够提高实验准确程度________．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：本实验考查光学中测定玻璃折射率的操作方法、误差分析、数据处理，培养考生的实验能力，体现实验探究中证据、解释的素养要素．(1)所用玻璃砖两表面是否平行，与提高实验精确度无关，故B错．选用细的大头针有利于提高精确度，故C错．所用玻璃砖两表面及插在玻璃砖同侧的两枚大头针的间距尽量大些，可以减小测量的相对误差，故A、D均正确．
(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枚大头针扎下的孔洞如下图所示，其中实验操作正确的是________．
解析：利用平行玻璃砖做本实验时，入射光线进入玻璃砖后折射光线靠近法线，而穿出玻璃砖的光线与入射光线平行，故根据孔洞作出的两条光线应平行且下面的光线应向左错开一小段距离．故A、B、C错误，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)
练1　由于实验室中矩形玻璃砖的数量不够，部分同学需改用直角三棱镜做“测定玻璃的折射率”的实验，实验步骤如下：a.如图所示，先在一张白纸上作相互垂直的直线ab、a′b′作为三棱镜的两个界面，并在直线上标出点O；b．标出P3、P4位置； c．将三棱镜放在白纸上，使短边跟ab对齐，长边跟a′b′对齐； d．在长边a′b′的外侧透过三棱镜观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P1的像完全被P2挡住；
e．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P3；f．在O点作一垂直ab的线段OA，在OA上垂直地插两枚大头针P1、P2；g．移去三棱镜和大头针，连接P3P4，交a′b′于O′，过O′点作与a′b′垂直的法线MN；h．作光路图，计算折射率n.
(1)正确的实验步骤顺序为________________．(2)请在图中画出准确完整的光路图．(3)请根据图中所给数据，求出该玻璃的折射率n＝________________．
练2　(1)在“测定玻璃的折射率”的实验中，小朱同学在实验桌上看到方木板上有一张白纸，白纸上有如图甲所示的实验器材，他认为缺少一种器材，请你写出所缺器材的名称：________．老师将器材配齐后，他进行实验，图乙是他在操作过程中的一个状态，请你指出第四枚大头针应在图乙中的位置________(填“A”“B”或“C”)．
解析：(1)本实验需要用刻度尺测量相应长度以计算入射角、折射角的正弦值，通过平行介质的入射光线和折射光线是平行的，所以第四枚大头针的位置应该在B处．
(2)小红利用方格坐标纸测定玻璃的折射率，如图丙所示，AO是画在纸上的直线，她在直线AO适当位置竖直插上P1、P2两枚大头针，放上半圆形玻璃砖(如图丙中粗黑线所示)，然后插上P3、P4两枚大头针，以确定_____________________________________________.操作完成后，她用圆规作了一个以O为圆心，半径与玻璃砖半径相同的半圆(如图丙中虚线所示)．则她测出玻璃的折射率n＝________．
透过玻璃砖看，P3大头针挡住P1、P2两枚大头针的像
热点二　实验拓展创新例2 一实验小组在做插针法“测定玻璃的折射率”实验时，发现老师给的一块两面平行的玻璃砖，其中一面aa′是镀银面，光线能反射但不能穿过，于是利用观察反射光线插针法测折射率，如甲图所示，四个黑点P1、P2、P3、P4依次分别为四个插针位置，乙图为画好边界线移去玻璃后的光路图，图中M为OO′的中点．
(1)请在图乙中画出玻璃内的光路，并标出光线进入玻璃时的入射角θ1和折射角θ2.(2)用所给的字母，写出求解玻璃折射率的表达式n＝________.(3)某同学将玻璃边界线画为丙图中的两条虚线，则测出的折射率与实际值相比将会偏________ (选填“大”或“小”)．
练3　小李同学利用激光笔和角度圆盘测量半圆形玻璃砖的折射率，如图所示是他采用手机拍摄的某次实验现象图，①、②、③是三条光线，固定好激光笔，然后将圆盘和玻璃砖一起顺时针绕圆心缓慢转动了5°角，发现光线________(选填“①”“②”或“③”)恰好消失了，那么这次他所测得半圆形玻璃砖的折射率n＝________．
练4　某同学测量玻璃砖的折射率，准备了下列器材：激光笔、直尺、刻度尺、一面镀有反射膜的平行玻璃砖．如图所示，直尺与玻璃砖平行放置，激光笔发出的一束激光从直尺上O点射向玻璃砖上表面，在直尺上观察到A、B两个光点，读出O、A间的距离为20.00 cm，A、B间的距离为6.00 cm，测得图中直尺到玻璃砖上表面距离d1＝10.00 cm，玻璃砖厚度d2＝4.00 cm.玻璃的折射率n＝________，光在玻璃砖中传播速度v＝________m/s(光在真空中传播速度c＝3.0×108 m/s，结果均保留两位有效数字)．