鲁科版高考物理一轮总复习第11章实验15测量玻璃的折射率课时学案

这是一份鲁科版高考物理一轮总复习第11章实验15测量玻璃的折射率课时学案，共5页。学案主要包含了自主解答，核心归纳等内容，欢迎下载使用。


1．确定入射光线、出射光线时引起误差，故入射侧、出射侧所插两枚大头针的距离宜大点。
2．测量入射角与折射角时引起误差，故入射角不宜过小，但也不宜过大，过大则反射光较强，出射光较弱。
1．玻璃砖要用厚度较大的。
2．入射角应在30°到60°之间。
3．大头针要竖直插在白纸上，且距离应尽量大一些。
4．画好界面bb′后，实验中不要再碰动玻璃砖，以免改变入射角和折射角，使测量结果出现错误。
考点1 实验原理与实验操作
典例 (2019·天津高考)某小组做测量玻璃的折射率的实验，所用器材有：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有________。
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
(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个大头针扎下的孔洞如下图所示，其中实验操作正确的是________。
(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)
【自主解答】
解析：(1)测量玻璃的折射率的关键是根据入射光线和出射光线确定在玻璃中的传播光线，因此选用光学表面间距大的玻璃砖以及使同侧两枚大头针的距离尽量大些都有利于提高实验准确程度，减小误差，选项A、D正确；两光学表面是否平行不影响折射率的测量，为减小误差，应选用细长的大头针，故选项B、C错误。
(2)两光学表面平行的玻璃砖的入射光线与出射光线平行，在空气中的入射角大于在玻璃中的折射角，画图可知正确的图为D。
(3)如图所示，玻璃的折射率n＝eq \f(sin i,sin r)，又sin i＝eq \f(AC,R)，sin r＝eq \f(BD,R)，故n＝eq \f(AC,BD)。
答案：(1)AD (2)D (3)eq \f(AC,BD)
考点2 数据分析与误差分析
典例 小明有一个圆形量角器， 指针可绕圆心O转动，如图所示。小明用它测量透明液体的折射率，在量角器刻度盘下方300°处固定一个标记物P，然后将量角器竖直放入液体中，使液面与0～180° 刻度线相平，保持量角器不动，顺时针缓慢转动指针，逆着指针方向观察，当观察到指针与标记物P在一条直线上时停止转动，此时指针对应的刻度为135°。
(1)该液体的折射率为________。
(2)不断改变标记物P在量角器圆周上的位置，让指针在0～180°范围内转动，逆着指针方向能看到标记物P，标记物P在液体中对应的刻度范围为________度到________度。
【自主解答】
解析：(1)根据题意，光从标记物P发出或反射，经液体折射沿指针出射，入射角为i＝ 300°－270°＝30°，在空气中的折射角为 r＝135°－90°＝45°，根据折射定律有 nsin i＝sin r，解得 n＝eq \r(2)。
(2)根据全反射的条件为光从光密介质进入光疏介质和入射角大于等于临界角，有sin C＝eq \f(1,n)＝eq \f(\r(2),2)，可得 C＝45°，则要看到标记物P的像需要入射角0≤i≤45°，故法线右侧的最远位置为270°－45°＝225°，法线左侧的最远位置为270°＋45°＝315°，即标记物P在液体中对应的刻度范围为225度到315度。
答案：(1)eq \r(2) (2)225 315
考点3 实验的改进与创新
典例 实验可让学生们提高对物理实验的理解和应用能力。如图所示，一个学生用广口瓶和刻度尺测量水的折射率，请填写下述实验步骤中的空白。
(1)用刻度尺测出广口瓶的瓶口内径d。
(2)在瓶内装满水。
(3)将刻度尺沿瓶口边缘竖直插入水中。
(4)沿广口瓶边缘向水中的刻度尺正面看去，若恰能看到刻度尺的零刻度(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。如图所示，若水面恰与刻度尺的C点相平，则________和________分别等于入射角和折射角。
(5)读出________和________的长度。
(6)由题中所给条件和前面步骤得到的数据，可以计算水的折射率n＝______________。
【自主解答】
解析：(4)从A点发出的光线经折射后进入眼睛，所以∠OAC等于入射角，∠OBC(或∠OB′C)等于折射角。
(5)若水面恰与刻度尺的C点相平，读出AC和BC(或AB)的长度。
(6)设从A点发出的光线射到水面时的入射角为i，折射角为r，根据数学知识得
sin i＝eq \f(d,\r(d2＋AC2))，sin r＝eq \f(d,\r(d2＋BC2))
则折射率为n＝eq \f(sin r,sin i)
根据对称性有B′C＝BC
联立得
n＝eq \r(\f(d2＋AC2,d2＋AB－AC2))或eq \r(\f(d2＋AC2,d2＋BC2))。
答案： (4)∠OAC ∠OB′C(或∠OBC)
(5)AC AB(或 BC)
(6)eq \r(\f(d2＋AC2,d2＋AB－AC2))eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(或\r(\f(d2＋AC2,d2＋BC2))))
【核心归纳】
本实验的创新角度主要是实验设计和实验目的两方面，因此，要发现创新角度，善于用基本实验的原理、方法和技巧处理新问题。
创新角度
实验装置图
创新解读
实验设计的创新

利用激光笔结合标尺分析光点的位置变化替代插针法
实验目的的创新
由测液体的折射率替代测玻璃砖的折射率