高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第一册第二节 测定介质的折射率教学ppt课件

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1．测定介质的折射率2．学会用插针法确定光路3．掌握用插针法测折射率的实验过程
1．通过插针法测定介质的折射率2．通过实验，理解其测量原理，掌握测量方法3．通过实验结果和数据分析，掌握减小误差的方法，提升动手能力和解决问题的能力
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2．把长方形的玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边跟aa′严格对齐，并画出玻璃砖的另一个长边bb′.3．在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1、P2.4．眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使P2把P1挡住，在眼睛这侧沿视线方向插上大头针P3，使它把P1、P2挡住．
5．用同样的方法在玻璃砖的bb′一侧再插上大头针P4，使P4能同时挡住P3本身和P1、P2的虚像．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O、O′两点，OO′就是入射光AO在玻璃砖内的折射光线的方向．入射角i＝∠AON，折射角r＝∠O′ON′.6．用量角器量出入射角i和折射角r.从三角函数表中查出入射角和折射角的正弦值，记录在自己设计的表格里．
五、注意事项1．玻璃砖的上折射面必须与直线aa′严格对齐，才能准确地确定法线，准确地画出入射角和折射角．2．实验时，尽可能将大头针竖直地插在纸上，且P1和P2之间、P2和O之间、P3和P4之间、P3和O′之间距离要稍大一些．重合的时候要看玻璃砖里面的像，而不是看玻璃砖上面的大头针的头部．3．入射角i应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜过大，在操作时，手不能触摸玻璃砖光洁的光学面，更不能用玻璃砖的界面代替直尺画界线．4．在实验的过程中玻璃砖与白纸的位置都不能改变．
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实验原理和操作精练1　小花在做“测定玻璃的折射率”的实验中，先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，插上大头针P3、P4，如图所示，aa′和bb′分别是玻璃砖与空气的两个界面，用“＋”表示大头针的位置．图中AO表示经过大头针P1和P2的光线，该光线与界面aa′交于O点，NN′表示法线．
(1)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的入射角θ1和折射角θ2.(2)该玻璃砖的折射率可表示为n＝________.(用θ1和θ2表示)(3)确定P3位置的方法是_________________________________ _______________________________________.
(4)对实验中的现象，下面说法正确的是________．A．大头针应垂直于纸面插上B．此实验可以不用量角器C．如果玻璃砖aa′和bb′不平行，则无法用此方法测量折射率D．如果入射角太大，则折射光线会在玻璃砖内表面发生全反射，而使实验无法进行
(4)大头针应垂直地插在纸面上，这样便于观察，A正确．没有量角器，可以用下列方法求出折射率：完成了光路图以后，以O点为圆心、适当长度为半径画圆，分别交线段OA于A点，交O、O′连线延长线于C点．过A点作法线NN′的垂线AB交NN′于B点，过C点作法线NN′的垂线CD交NN′于D点，如图所示．
变式1　小张同学利用“插针法”测定玻璃的折射率．(1)小张将玻璃砖从盒子拿出放到白纸上，图示操作较为规范且合理的是________．
(2)小张发现玻璃砖上下表面不一样，一面是光滑的，一面是磨砂的，小张要将玻璃砖选择__________(填“磨砂的面”或“光滑的面”)与白纸接触的放置方法进行实验较为合理．(3)小张正确操作插好了4枚大头针，如图所示，请帮助小张画出正确的光路图．然后进行测量和计算，得出该玻璃砖的折射率n＝________(保留3位有效数字)．
【答案】(1)B　(2)磨砂的面　(3)图见解析　1.53【解析】(1)玻璃砖的光学面不能用手直接接触，接触面的污渍会影响接触面的平整，进而影响折射率的测定，B正确．(2)为了不影响观察实验，应使得磨砂面接触纸面．(3)光路图如图所示．
数据处理与误差分析精练2　某同学用半圆形玻璃砖测定玻璃的折射率(如图所示)．实验的主要过程如下：
A．把白纸用图钉钉在木板上，在白纸上作出直角坐标系xOy，在白纸上画一条线段AO表示入射光线．B．把半圆形玻璃砖M放在白纸上，使其底边aa′与x轴重合．C．用一束平行于纸面的激光从y>0区域沿y轴负方向射向玻璃砖，并沿x轴方向调整玻璃砖的位置，使这束激光从玻璃砖底面射出后，仍沿y轴负方向传播．D．在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1、P2.E．在坐标系y<0的区域内竖直地插上大头针P3，并使得从P3一侧向玻璃砖方向看去，P3能同时挡住P1和P2的像．
F．移开玻璃砖，连接O、P3，用圆规以O点为圆心画一个圆(如图中虚线所示)，此圆与AO线的交点为B，与OP3线的交点为C.确定出B点到y轴的距离为x1，C点到y轴的距离为x2.(1)若实验中该同学没有将玻璃砖的底边aa′与Ox轴重合，而是向y>0方向侧移了一些，这将导致所测的玻璃折射率与其真实值相比________(填“偏大”“不变”或“偏小”)．(2)若实验中该同学在y<0的区域内，从任何角度都无法透过玻璃砖看到P1、P2，为能透过玻璃砖看到P1、P2，应采取的措施是________ ______________________________________________________．
【答案】(1)偏大　(2)减小光线AO的入射角
变式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aa′和bb′.O为直线AO与aa′的交点，在直线OA上竖直地插上P1、P2两枚大头针．
(1)该同学接下来要完成的必要步骤有________．A．插上大头针P3，使P3仅挡住P2的像B．插上大头针P3，使P3挡住P1的像和P2的像C．插上大头针P4，使P4仅挡住P3D．插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像(2)过P3、P4作直线交bb′于O′，过O′作垂直于bb′的直线NN′，连接OO′.测量图甲中角α和β的大小．则玻璃砖的折射率n＝________.
(3)如图乙所示，该同学在实验中将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画得过宽．若其他操作正确，则折射率的测量值________(填“大于”“小于”或“等于”)准确值．(4)另一位同学准确地画好玻璃砖界面aa′和bb′后，实验过程中不慎将玻璃砖向下平移了一些．如图丙所示，若其他操作均正确，则折射率的测量值________(填“大于”“小于”或“等于”)准确值．
课堂小练 | 素养达成
1．用两面平行的玻璃砖测定玻璃的折射率的实验中，已画好玻璃砖界面aa′和bb′，不慎将玻璃砖向上平移了一些，放在如图所示的位置上，而实验中其他操作均正确，测得的折射率将(　　)A．偏大B．偏小C．不变D．无法确定【答案】C　【解析】可作出经过玻璃砖的光路图，由几何知识可知，测出的折射角与准确值相同．
2．(多选)(2020年杭州检测)测定玻璃的折射率时，为了减小实验误差，应注意的是(　　)A．玻璃砖的宽度宜大一些B．入射角应尽量小些C．大头针应垂直地插在纸面上D．大头针P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大些【答案】ACD　【解析】玻璃砖厚度大些，可减小测量误差；大头针垂直插在纸面上以及大头针P1与P2及P3与P4之间的距离适当大些，可减小确定光路方向时的误差，A、C、D正确；入射角较小时，测量误差较大，B错误．
3．在测定玻璃的折射率的实验中，对一块两面平行的玻璃砖，用插针法找出与入射光线对应的出射光线，现在甲、乙、丙、丁四位同学分别做出如图所示的四组插针结果．
(1)从四幅图上看，肯定把大头针插错了的同学是________．(2)从四幅图上看，测量结果准确度最高的同学是________．【答案】(1)甲乙　(2)丁　【解析】光线透过平行玻璃砖时出射光线与入射光线平行，且从空气射入玻璃砖时入射角大于折射角，因而光线透出时相对于射入光线向右下侧发生偏移，另外，插针确定光路时，入射角稍大些好且插针相距稍远些好．由上图可知，甲乙图中出射光线向左上侧侧移不符合事实，肯定插错了，丙与丁相比较，前者入射角及插针间距都比丁图小些，故丁同学测量最准确．
(1)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa′和bb′后，不小心碰了玻璃砖使它向aa′方向平移了少许，如图甲所示．则他测出的折射率将________(填“偏大”“偏小”或“不变”)；(2)乙同学在画界面时，不小心将两界面aa′、bb′间距画得比玻璃砖宽度大些，如图乙所示，则他测得折射率________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．【答案】(1)不变　(2)偏小