人教版高中物理选择性必修第一册第4章光实验测量玻璃的折射率分层作业课件

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第四章实验:测量玻璃的折射率1234561.(多选)某同学用插针法做测量玻璃折射率的实验时,他的方法和操作步骤都正确无误,但他处理实验数据时,发现玻璃砖的两个光学面aa'和bb'不平行,如图所示,则(　　)A.P1P2与P3P4两条直线平行B.P1P2与P3P4两条直线不平行C.他测出的折射率偏大D.他测出的折射率不受影响7BD1234567解析 光线由aa'进入玻璃砖时,由折射定律得 ,光线由bb'射出玻璃砖时,由折射定律得 。若aa'∥bb',则有θ1=β,进而有α=θ2,出射光线O'B与入射光线AO平行。若aa'和bb'不平行,则有θ1≠β,进而有α≠θ2,出射光线O'B与入射光线AO不平行,故选项B正确,A错误;在用“插针法”测玻璃的折射率时,只要实验方法正确,光路准确无误,结论必定是正确的,它不会受玻璃砖形状的影响,选项D正确,C错误。1234562.在测定玻璃折射率的实验中:(1)操作步骤如下:①先在白纸上画出一条直线aa'代表两种介质的界面,过aa'上的O点画出界面的法线NN',并画一条线段AO作为入射光线。②把长方形玻璃砖放在白纸上,使它的长边跟aa'对齐。③在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2,透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像。调整视线方向,直到P1的像被P2挡住。再在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4,使P3挡住P1、P2的像,P4挡住P1、P2的像和P3,记下P3、P4的位置。④移去大头针和玻璃砖,连接P3、P4作为折射光线,测量出入射角θ1与折射角θ2,填入表格中。上述操作步骤中存在严重的缺漏和错误,应做的补充和改正是  　。 7123456(2)正确进行实验后测出了多组入射角θ1与折射角θ2,并作出了sin θ1-sin θ2的图像如图所示。则下列说法正确的是　　　　　。 A.实验时,所测光线是由空气射入玻璃B.玻璃的折射率为0.67C.玻璃的折射率为1.571234567答案 (1)见解析　(2)C解析 (1)步骤②中应在白纸上画出玻璃砖的另一个界面bb';步骤④中应通过P3、P4的连线与bb'的交点O'和aa'上的入射点O,作出玻璃砖中的折射光线OO'。(2)由题图可看出入射角θ1小于折射角θ2,因此,所测光线应该是由玻璃射入空气;则玻璃折射率 =1.5,所以选项C正确。3.某小组做测定玻璃的折射率实验,所用器材有:玻璃砖,大头针,刻度尺,圆规,笔,白纸。(1)下列能够提高实验准确程度的措施是　　　。 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123456(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　　　　。 7(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) 答案 (1)AD　(2)D　(3) 解析 (1)在插针法测定玻璃的折射率实验中,使用两光学面间距大的玻璃砖能更准确地确定玻璃砖内光线的位置,有利于减小实验误差,而两光学面是否平行对测量折射率没有影响,选项A正确、B错误;插针时要求后插的针挡住先插的针或先插的针的像,故选用细一点的大头针能更准确地确定光线位置,提高实验精确度,选项C错误;实验中是根据同侧两枚大头针的连线来确定入射光线或出射光线,故距离大些更好,选项D正确。 (2)由题图可知实验使用的是平行玻璃砖,故出射光线应该与入射光线平行,选项A出射光线与入射光线在同一直线上,选项B、C中出射光线与入射光线不平行,故只有选项D正确。12345671234564.小明同学在做测定玻璃的折射率实验时,发现只有3枚大头针,他把大头针A、B、C插在如图所示位置,并测出了玻璃的折射率。请在方框中画出光路图,标出入射角i和折射角r,并写出折射率n的计算式。71234567答案 光路图如图所示　解析 入射光线与法线的夹角是入射角,折射光线与法线的夹角是折射角;光从空气斜射入玻璃,玻璃的折射率等于入射角与折射角的正弦的比值。1234565.如图所示,ABC为由玻璃制成的三棱镜,某同学运用“插针法”来测量此三棱镜的折射率,在AB左边插入P1、P2两枚大头针,在AC右侧插入两枚大头针,结果P1、P2的像被P3挡住,P1、P2的像及P3被P4挡住。现给你一把量角器,要求回答以下问题:(1)请作出光路图,用所测物理量(须在光路图中标明)表示三棱镜的折射率n=　　　　。 (2)若该同学在作出玻璃界面时,把玻璃右侧界面画成AC'(真实界面为AC),则该同学测量出的三棱镜的折射率　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。 71234567答案 (1)光路图见解析　 　(2)小于 解析 (1)作出光路图如图甲所示,由折射定律可知,三棱镜的折射率甲 1234567(2)若该同学在作出玻璃界面时,把玻璃右侧界面画成AC'(真实界面为AC),由图可知,测出的折射角θ2大于真实值,则三棱镜折射率的测量值比真实值小。乙 1234566.(2023河南新郑高二期末)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) 71234567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,根据数学知识得12345677.用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时,先在白纸上放好圆弧状玻璃砖,在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2,然后在玻璃砖的另一侧观察,调整视线使P1的像被P2的像挡住,接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4,使P3挡住P1和P2的像,P4挡住P3以及P1和P2的像,在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓如图甲所示(O为两圆弧圆心,图中已画出经过P1、P2点的入射光线)。(1)在图甲中补画出完整的光路。(2)为了测出玻璃的折射率,需要测量入射角θ1和折射角θ2,请在图甲中的AB分界面上标出这两个角。1234567(3)多次改变入射角,测得几组入射角和折射角,根据测得的入射角和折射角的正弦值,画出了如图乙所示的图像,由图像可知该玻璃的折射率n=　　　　。 1234567答案 (1)(2)见解析　(3)1.5解析 (1)连接P3、P4并延长,与CD交于一点,此交点为光线从玻璃砖中射出的位置,又由于P1、P2的连线与AB的交点为光线进入玻璃砖的位置,连接两点即可作出玻璃砖中的光线,如图所示。(2)连接O点和光线在AB上的入射点作出法线,标出入射角θ1和折射角θ2如图所示。(3)图线的斜率 ,由折射定律可得玻璃的折射率 ,由题图乙可知斜率为1.5,即玻璃的折射率为1.5。