高考物理一轮复习 实验十四 测定玻璃的折射率教学案-人教版高三全册物理教学案.doc

实验十四测定玻璃的折射率1.学会用插针法确定光路.2.会用玻璃砖和光的折射定律测定玻璃的折射率．一、基本实验要求1．实验原理如实验原理图甲所示当光线AO1以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时通过插针法找出跟入射光线AO1对应的出射光线O2B从而求出折射光线O1O2和折射角θ2再根据n＝eq\f(sinθ1sinθ2)或n＝eq\f(PNQN′)算出玻璃的折射率．2．实验器材木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔．3．实验步骤(1)用图钉把白纸固定在木板上．(2)在白纸上画一条直线aa′并取aa′上的一点O为入射点作过O点的法线NN′.(3)画出线段AO作为入射光线并在AO上插上P1、P2两根大头针．(4)在白纸上放上玻璃砖使玻璃砖的一条长边与直线aa′对齐并画出另一条长边的对齐线bb′.(5)眼睛在bb′的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向使P1的像被P2的像挡住然后在眼睛这一侧插上大头针P3使P3挡住P1、P2的像再插上P4使P4挡住P3和P1、P2的像．(6)移去玻璃砖拔去大头针由大头针P3、P4的针孔位置确定出射光线O′B及出射点O′连接O、O′得线段OO′.(7)用量角器测量入射角θ1和折射角θ2并查出其正弦值sinθ1和sinθ2.(8)改变入射角重复实验算出不同入射角时的eq\f(sinθ1sinθ2)并取平均值．二、规律方法总结1．数据处理(1)计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ2并查出其正弦值sinθ1和sinθ2.算出不同入射角时的eq\f(sinθ1sinθ2)并取平均值．(2)作sinθ1－sinθ2图象：改变不同的入射角θ1测出不同的折射角θ2作sinθ1－sinθ2图象由n＝eq\f(sinθ1sinθ2)可知图象应为直线如实验原理图乙所示其斜率为折射率．(3)“单位圆”法确定sinθ1、sinθ2计算折射率n.以入射点O为圆心以一定的长度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′.如实验原理图丙所示sinθ1＝eq\f(EHOE)sinθ2＝eq\f(E′H′OE′)OE＝OE′＝R则n＝eq\f(sinθ1sinθ2)＝eq\f(EHE′H′).只要用刻度尺量出EH、E′H′的长度就可以求出n.2．注意事项(1)用手拿玻璃砖时手只能接触玻璃砖的毛面或棱不能触摸光洁的光学面严禁把玻璃砖当尺子画玻璃砖的另一边bb′.(2)实验过程中玻璃砖在纸上的位置不可移动．(3)大头针应竖直地插在白纸上且玻璃砖每两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距离应大一点以减小确定光路方向时造成的误差．(4)实验时入射角不宜过小否则会使测量误差过大也不宜过大否则在bb′一侧将看不到P1、P2的像．高频考点一实验的原理与操作例1．某同学利用“插针法”测定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1所示．图1(1)此玻璃的折射率计算式为n＝________(用图中的θ1、θ2表示)．(2)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________(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量．答案(1)eq\f(cosθ1cosθ2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(或\f(sin(90°－θ1)sin(90°－θ2))))(2)大解析(1)光线由空气射入玻璃的入射角i＝90°－θ1折射角r＝90°－θ2由折射率的定义可得：n＝eq\f(sinisinr)＝eq\f(sin(90°－θ1)sin(90°－θ2))＝eq\f(cosθ1cosθ2)根据平行玻璃砖对光线的影响可知玻璃砖宽度越大侧移量越大折射角的测量误差越小．【变式探究】用三棱镜做测定玻璃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的像使P4挡住P3和P1、P2的像在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图2所示．图2(1)在题图上画出所需的光路．(2)为了测出棱镜玻璃的折射率需要测量的量是______________在图上标出它们．(3)计算折射率的公式是________．答案见解析高频考点二数据处理及误差分析例3．在“测定玻璃的折射率”实验中某同学经正确操作插好了4枚大头针如图3甲所示．(1)在图乙中画出完整的光路图．(2)对你画出的光路图进行测量和计算求得该玻璃砖的折射率n＝____(保留3位有效数字).(3)为了观测光在玻