第四章 第2节 实验：测定玻璃的折射率（课件PPT）-【新课程学案】新教材2022-2023学年高中物理选择性必修第一册（教科版2019）

实验器材 玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、三角板(或直尺)、铅笔。 实验步骤 1．将白纸用图钉钉在平木板上。 2．如图所示，在白纸上画出一条直线aa′作为界面(线)，过aa′ 上的一点O画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为入射光线。 3．把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐，用 直尺或三角板轻靠在玻璃砖的另一长边，按住直尺或三角板不动，将玻璃砖取下，画出玻璃砖的另一边bb′。 4．在直线AO上竖直插上两枚大头针P1、P2，放回玻璃砖，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线方向直到P2的像挡住P1的像。再在观察者一侧竖直插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3及P1、P2的像，记下P3、P4的位置。 5．移去大头针和玻璃砖，过P3、P4所在处作直线O′B与bb′交于O′，直线O′B就代表了沿AO方向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向，连接OO′，线段OO′代表了光线在玻璃砖内的传播路径。 误差分析 注意事项 1．实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且大头针之间及大头针与光线转折点之间的距离要稍大一些。 2．入射角i应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大。 3．在操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁面，更不能把玻璃砖界面当尺子画界线。 4．在实验过程中，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5 cm以上。若宽度太小，则测量误差较大。   产生原因 减小方法 偶然误差 入射、折射光线画不精确 两大头针间距适当大些 入射角、折射角测不准 入射角适当大些 二、他版教材实验方案 (一)鲁科版教材实验方案　 [差异解读] (1)用水代替玻璃。 (2)用激光发出的光代替插针法对光线的确定 (二)粤教版教材实验方案　 [差异解读] (1)用半圆形玻璃砖代替平行玻璃砖。 (2)用激光发出的光代替插针法对光线进行确定。 (3)用带角度的背景板取代量角器。 [典例1]　在“测量玻璃的折射率”实验中： (1)为了取得较好的实验效果，下列说法正确的是________。 A．必须选用上下表面平行的玻璃砖 B．选择的入射角应尽量小些 C．大头针应垂直地插在纸面上 D．大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些 实验原理与操作 (2)A同学在画界面时，不小心将两界面aa′和bb′间距画得比玻璃砖宽度大些，如图甲所示，则他测得的折射率________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。 (3)B同学在量入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，以O点为圆心，OA为半径画圆，并延长OO′交圆于C点，过A点和C点作垂直于法线的直线分别交于B点和D点，如图乙所示，则他只需要测量______________，就可求出玻璃的折射率n＝________(用所测量的物理量表示)。 (1)选择玻璃砖时宽度宜大些，这样可以减小确定光路方向时出现的误差，提高测量的准确度。 (2)实验中一旦玻璃砖所定的界面线aa′、bb′画好后，放置的玻璃砖就不要随便移动，如果玻璃砖斜向移动，测得的折射率一定变化。如果稍微上下平移了玻璃砖，对测量结果没有影响。　　 [典例2]　在“测量玻璃的折射率”实验中，某同学正确操作插好了4枚大头针，如图甲所示。 (1)在图乙中画出完整的光路图。 数据处理和误差分析 (2)对画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n＝________(保留三位有效数字)。 (3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了两次实验，经正确操作插好了8枚大头针，如图丙所示。图中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针，其对应出射光线上的2枚大头针是P3和________(填“A”或“B”)。 [答案]　(1)见解析图(a) (2)1.53(1.50～1.56均可)　(3)A (1)利用题目提供的方格纸可计算三角函数的正弦值，进而根据折射率计算公式计算折射率。 (2)对于质地均匀的玻璃砖而言，如果光线的入射边界和出射边界平行，那么入射光线和出射光线平行。　　 1．[实验器材的创新]用圆弧状玻璃砖做测量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挡住，接着在眼睛所在的一侧依次插两枚大头针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，其中O为两圆弧圆心，图中已画出经过P1、P2点的入射光线。 创新考查角度和创新思维 (1)在图上补画出所需的光路。 (2)为了测出玻璃的折射率，需要测量入射角i和折射角r，请在图中的AB分界面上画出这两个角。 (3)用所测物理量计算折射率的表