2020版高考物理总复习 15 第3讲 实验：测定玻璃的折射率教案 新人教版.docx

-8-第3讲实验：测定玻璃的折射率一、实验目的1．测定玻璃的折射率。2．学会用插针法确定光路。二、实验原理如图所示，当光线AO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AO对应的出射光线O′B，从而求出折射光线OO′的折射角θ2，再根据n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)或n＝eq\f(PN,QN′)算出玻璃的折射率。三、实验器材玻璃砖，白纸，木板，大头针，图钉，量角器(或圆规)，三角板，铅笔。四、实验步骤1．把白纸用图钉钉在木板上。2．在白纸上画出一条直线aa′作为界面，画一条线段AO作为入射光线，并过O点画出界面aa′的法线NN′(如图所示)。3．把长方形的玻璃砖放在白纸上，使它的一条边跟aa′对齐，并画出玻璃砖的另一界面bb′。4．在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1、P2。5．在玻璃砖的bb′一侧竖直地插上大头针P3，用眼睛观察并调整视线，使P3能同时挡住P1和P2的像。6．同样的，在玻璃砖的bb′一侧再竖直地插上大头针P4，使P4能挡住P3本身和P1、P2的像。7．记下P3、P4的位置，移去玻璃砖和大头针，过P3、P4引直线O′B与bb′交于O′点，连接OO′，OO′就是玻璃砖内的折射光线的方向，入射角θ1＝∠AON，折射角θ2＝∠O′ON′。8．用量角器量出入射角θ1和折射角θ2的度数。9．从三角函数表中查出入射角和折射角的正弦值，记入自己设计的表格里。10．用上面的方法分别作出入射角是30°、45°、60°时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，把这些数据也记在表格里。11．算出不同入射角时eq\f(sinθ1,sinθ2)的值，比较一下，看它们是否接近一个常数，求出几次实验中所测eq\f(sinθ1,sinθ2)的平均值，这就是玻璃的折射率。五、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之间距离要稍大一些。2．入射角θ1不宜太大(接近90°)，也不宜太小(接近0°)。太大：反射光较强，折射光较弱；太小：入射角、折射角测量的相对误差较大。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5cm以上，若宽度太小，则测量误差较大。(判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。)1．测定玻璃的折射率的实验中只能用两面平行的玻璃砖，用棱镜不能测定玻璃的折射率。(×)2．两面平行的玻璃砖厚度适当大些，测量的误差较小。(√)1.(实验原理和操作)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所示。(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。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(sini,sinr)＝eq\f(sin90°－θ1,sin90°－θ2)＝eq\f(cosθ1,cosθ2)。(2)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。答案(1)eq\f(cosθ1,cosθ2)(或eq\f(sin90°－θ1,sin90°－θ2))(2)大2．(数据处理和误差分析)在用插针法测定玻璃砖的折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图①②和③所示，其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖。他们的其他操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图。(1)甲同学测得的折射率与真实值相比____________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。(2)乙同学测得的折射率与真实值相比____________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。(3)丙同学测得的折射率与真实值相比__________________。解析(1)用图①测定折射率时，玻璃中折射光线偏折大了，所以折射角增大，折射率变小；(2)用图②测定折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关；(3)用图③测定折射率时，无法确定折射光线偏折的大小，所以测得的折射率可能偏大、可能偏小、可能不变。答案(1)偏小(2)不变(3)可能偏大、可能偏小、可能不变考点实验操作和数据处理考|点|速|通求折射率的三种方法1．计算法用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，算出不同入射角时的eq\f(sinθ1,sinθ2)，并取平均值。2．图象法改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角