教科版 (2019)选择性必修 第一册2 实验：测定玻璃的折射率课堂教学课件ppt

这是一份教科版 (2019)选择性必修 第一册2 实验：测定玻璃的折射率课堂教学课件ppt，共36页。PPT课件主要包含了目录索引，探究点二误差分析，探究点三创新实验等内容，欢迎下载使用。
1.会用插针法确定入射光线和折射光线。(科学探究)2.会用公式法和图像法求折射率。(科学思维)3.会控制实验误差。(科学探究)
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1.实验目的测定玻璃的折射率。2.实验原理用插针法确定光路,找出与入射光线相对应的玻璃中的折射光线,用　　　　　　测出入射角i和折射角r,根据折射定律计算出玻璃的折射率n=　　　　。 3.实验器材截面为矩形的玻璃砖一块,大头针四枚,白纸一张,直尺一把或三角板一个,量角器一个。
4.实验过程　　　 一定要用尺子画(1)先在白纸上画一条直线EE',代表两种介质的分界面;再画出一直线段AB代表入射光线;然后画出分界面上B点处的法线NN',如图所示。(2)把矩形玻璃砖放在白纸上,使它的一个长边与EE'对齐。用直尺或三角板轻靠在玻璃砖的另一长边,按住直尺或三角板不动,将玻璃砖取下,画出直线FF'代表玻璃砖的另一边。(3)在直线AB上竖直地插上两枚大头针G1、G2,放回玻璃砖,然后透过玻璃砖观察大头针G1、G2的像,调整视线方向,直到G1的像被　　　　挡住。 (4)再在观察的这一侧竖直地插上两枚大头针G3、G4,用　　　　挡住G1和G2的像,用G4挡住G3以及G1、G2的像。 
易错辨析(1)实验时,尽可能将大头针竖直插在纸上,同侧两针之间的距离要小。 (　　)(2)实验时,入射角应适当大些,以减小测量角度的误差。(　　)(3)操作时可以用手触摸玻璃砖的光滑光学面,也能把玻璃砖界面当尺子画界线。(　　)(4)在实验过程中,玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。入射点应尽量靠近玻璃砖上界面的左侧,使之在玻璃砖的另一侧能够找到对应的出射光线。(　　)
探究点一　实验原理及数据处理
【例1】 如图所示,某小组同学在“测定玻璃的折射率”实验中,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,然后在另一侧透过玻璃砖观察,并依次插上大头针P3和P4,图中EE'和FF'分别是玻璃砖与空气的两个界面,O为直线AO与EE'的交点。
(1)在插大头针P4时,应该　　　　。(填正确选项前的字母) A.插上大头针P4,使P4挡住P3B.插上大头针P4,使P4挡住P3和P2的像C.插上大头针P4,使P4挡住P3和P1、P2的像(2)实验过程中,插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量　　　　(选填“大”或“小”)一些,这样有利于减小误差。 (3)如果玻璃砖的两光学面不平行,用插针法　　　　(选填“能”或“不能”)测出玻璃砖的折射率。 (4)写出计算玻璃砖折射率的表达式n=　　　　(用图中物理量表示)。 
解析 (1)确定P3大头针的位置的方法是插上大头针P3,使P3能挡住P1、P2的像,同理,确定P4大头针的位置的方法是插上大头针P4,使P4挡住P3和P1、P2的像,A、B错误,C正确。(2)实验过程中,插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大一些,能更准确标记光线与法线的夹角,可减小角度测量引起的相对误差。
对点演练1在做“测定玻璃的折射率”的实验中,先在白纸上放好玻璃砖,如图所示,EE'和FF'分别是玻璃砖与空气的两个界面,用“×”表示大头针的位置。(1)在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2,然后在另一侧透过玻璃砖观察,插上大头针P3、P4,实验时应使P3挡住　　　　　,P4挡住　　　　　　　　。 (2)图中AO表示经过大头针P1和P2的光线,该光线与界面EE'交于O点,MN表示法线。请将光路图画完整,并在图中标出光线进入玻璃砖发生折射现象时的入射角θ1和折射角θ2。(3)该玻璃砖的折射率可表示为n=　　　　。(用θ1和θ2表示) 
答案 (1)P1、P2的像　P3和P1、P2的像(2)图见解析
【例2】 如图甲所示,某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中,先将白纸平铺在木板上并用图钉固定,玻璃砖平放在白纸上,然后在白纸上确定玻璃砖的界面EE'和FF'。O为直线AO与EE'的交点。在直线OA上竖直地插上P1、P2两枚大头针,接下来插上大头针P3,使P3挡住P1和P2的像,插上大头针P4,使P4挡住P3和P1、P2的像。
(1)过P3、P4作直线交FF'于O',过O'作垂直于FF'的直线NN',连接OO'。测量图中角α和β的大小,则玻璃砖的折射率n=　　　　　　。 (2)关于该实验,下列说法正确的是　　　　。(选填选项前的字母) A.入射角适当大些,可以提高精确度B.P1、P2及P3、P4之间的距离取得大些,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D.选择EE'和FF'的距离更大的玻璃砖可以减小实验误差(3)如图乙所示,该同学在实验中将玻璃砖界面EE'和FF'的间距画得过宽。若其他操作正确,则折射率的测量值　　　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)准确值。 
对点演练2某小组做“测定玻璃的折射率”实验,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　　　　。 A.选用粗的大头针完成实验B.选用两光学表面平行的玻璃砖C.改变入射角的大小,多做几次实验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。用刻度尺测得AC的长度为9.00 cm,BD的长度为6.00 cm,如图甲所示,则计算得到玻璃的折射率n=　　　　。 
(3)实验时,某同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面EE'和FF'后不慎碰了玻璃砖使它向EE'方向平移了一些,如图乙所示,以后的操作都正确,但画光路图时,将折射点确定在EE'和FF'上,则测出的n值将　　　　(选填“偏大” “偏小”或“不变”)。 
答案 (1)CD　(2)1.5　(3)不变解析 (1)为了准确测量光路图,应选用较细的大头针来完成实验,选用粗的大头针完成实验时,容易出现观察误差,使光线实际并不平行,故A错误;根据折射定律可知,如果两个光学面不平行,不影响入射角与折射角的值,所以对折射率的测定结果不产生影响,故B错误;在测量折射率时,改变入射角的大小,多做几次实验,记录几次测量的不同入射角对应的折射角,并求出对应的折射率,再求出多组折射率的平均值可减小误差,故C正确;插在玻璃砖同侧的大头针之间的距离适当大些时,角度的相对误差会减小,故D正确。
(3)该同学实验的光路图如图所示,作出的折射光线如图中右侧线所示,左侧线表示实际光线,入射角和折射角都不变,则由折射定律可知,折射率不变。
【例3】 如图所示,某同学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于纸面插大头针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)另一侧垂直于纸面插大头针P3,使P3挡住P1、P2的像,连接OP3。图中MN为画出的分界线,实验中保持不变,虚线半圆与玻璃砖关于MN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。
(1)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,BO、OC的长度均为R,为较方便地表示出玻璃砖的折射率,需用刻度尺测量出　　　　,则玻璃砖的折射率可表示为n=　　　　。(用题中所给的长度表示)(2)该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心逆时针转过一小角度,且没有察觉,由此测得玻璃砖的折射率将　　　　。(选填“偏大”“偏小”或“不变”) 
对点演练3某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率。如图所示,半圆形玻璃砖的直径边界为EF、半圆弧边界为ECF,CD垂直EF并过圆心O。某次实验中,他沿OA画一条直线,并在OA线上适当位置竖直插上两枚大头针P1、P2;放上玻璃砖后,在另一侧依次寻找合适位置竖直插上大头针P3、P4;移走玻璃砖和大头针后,过P3、P4针孔作出直线OB,OB可看成沿AO入射的光透过玻璃砖后的折射光线。(1)测量相应的角度后,计算玻璃砖折射率的表达式为n=　　　　。(用图中所给的角度表示) (2)该同学认为,实验中θ2可以取接近90°的任意值,请说明你的观点及理由:　　　　　　　　　　。 
1.如图所示,一个学生用广口瓶和刻度尺测定水的折射率,填写下述实验步骤中的空白。(1)用游标卡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　　　　　　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;(5)若水面恰与刻度尺的C点相平,读出　　　　　和　　　　　　的长度;(6)由题中所给条件,可以计算水的折射率为　　　　。(用题中所给的字母表示) 
解析 (3)将刻度尺沿瓶口边缘竖直插入水中。(5)水面恰与刻度尺C点相平,应读出AC和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,
2.某实验小组通过“插针法”来测量玻璃的折射率。(1)将以下操作步骤补充完整:Ⅰ.摆好玻璃砖,确定玻璃砖上、下边界EE',FF';Ⅱ.任意画出一条入射光线,在光路上插上大头针P1、P2;Ⅲ.在确定P3、P4位置时,应使P3挡住P1、P2的像,P4挡住　 ; Ⅳ.在确定P3、P4位置时,二者距离应适当　　 　(选填“小”或“大”)些,以减小误差。 
(2)如图甲所示,过P3、P4作直线交FF'于O',过O'作垂直于FF'的直线NN',连接OO'。用量角器测出图甲中α=30°、β=60°,则玻璃的折射率n=　　　。(3)小丹同学在实验中虽测出了入射角和折射角,但苦于无法得知非特殊角的正弦值,不能准确计算出折射率。她利用实验室提供的圆规和刻度尺,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MM'的垂线,垂足分别为C、D,如图乙所示,则玻璃的折射率为　　　　　。(选填比例式前的字母) 
答案 (1)P3以及P1、P2的像　大　(2) 　(3)A解析 (1)在确定P3、P4位置时,应使P3挡住P1、P2的像,P4挡住P3以及P1、P2的像;折射光线是通过隔着玻璃砖观察成一条直线确定的,大头针间的距离太小,引起的角度误差会较大,故P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些,可以提高准确度。
3.截面为长方形的玻璃砖有一个表面镀银(光线不能透过),现利用“插针法”测定此玻璃砖的折射率。如图甲所示,实验时,先将玻璃砖平放到水平面内的白纸上,镀银面与纸面垂直。贴着玻璃砖前后两个面在纸上画出直线EE'和FF',其中EE'侧为镀银面。然后在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2。
(1)准备插第三枚大头针时,应在　　　　(选填“EE'”或“FF'”)侧观察。 (2)插第三枚大头针时,这枚大头针应　 。 A.只挡住P1的像B.只挡住P2的像C.同时挡住P1和P2的像(3)插完所需大头针,补全光路。图乙为光路的一部分,A1、B1均为光路上的点,过A1、B1作直线FF'的垂线,垂足分别为A2、B2。已知图中A1O=B1O,则玻璃砖的折射率可表示为n=　　　　。