《高三物理》PPT課件

共 19 頁(yè),1,第三講 實(shí)驗(yàn):測(cè)定玻璃的折射率,共 19 頁(yè),2,考點(diǎn)精析一實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆諟y(cè)定折射率的方法,會(huì)測(cè)定玻璃的折射率.二、實(shí)驗(yàn)原理如圖所示為兩面平行的玻璃磚對(duì)光路的側(cè)移.用插針?lè)ㄕ页雠c入射光線AO對(duì)應(yīng)的出射光線OB,確定出O點(diǎn),畫(huà)出折射光線OO,量出入射角i和折射角r,據(jù) 計(jì)算出玻璃的折射率.三、實(shí)驗(yàn)器材白紙,圖釘,大頭針,直尺,鉛筆,量角器,平木板,長(zhǎng)方形玻璃磚.,共 19 頁(yè),3,四、基本操作 1.在平板上鋪白紙并用圖釘固定.按上圖那樣,在白紙上畫(huà)一直線 aa作為界面,過(guò)aa上的一點(diǎn)O畫(huà)出界面的法線NN,并畫(huà)一條線 段AO作為入射光線. 2.把長(zhǎng)方形玻璃磚放在白紙上,使它的一邊跟aa重合,再畫(huà)出玻璃磚的另一邊bb. 3.在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2,并使它們距離遠(yuǎn)一些,P2距玻璃磚近一些. 4.透過(guò)玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像,調(diào)整視線的方向直到P1的像被P2的像擋住為止,再在觀察這 一側(cè)插上兩枚大頭針P3、P4,使P3擋住P1、P2的像,P4擋住P1、P2的像及P3本身, 注意使P3距玻璃磚 近些,P4距P3遠(yuǎn)些. 5.移去玻璃磚,在拔掉P1、P2、P3、P4的同時(shí)分別記錄它們的位置,過(guò)P3、P4作直線OB交bb于 O,連接OO,OO就是折射光線的方向.AON為入射角,OON為折射角. 6.用量角器量出入射角和折射角的度數(shù),查出它們的正弦值,并把這些數(shù)據(jù)填入表格里. 7.用上述方法分別求出入射角是1530456075時(shí)的折射角,查出入射角和折射角的 正弦值,記入表格里. 8.算出不同入射角時(shí)sini/sinr的值,求出幾次實(shí)驗(yàn)中sini/sinr的平均值就是玻璃的折射率.,共 19 頁(yè),4,考題精練 1.一束復(fù)色光由空氣射向一塊平行平面玻璃磚,經(jīng)折射分成兩束單色光a、b.已知a光的頻率小于b光的頻率.下列哪個(gè)光路(如圖)可能是正確的 ( ),共 19 頁(yè),5,解析:任何光線透過(guò)平行玻璃磚后,透射光線都要與原光線方向平行知C、D選項(xiàng)錯(cuò)誤;又因?yàn)閍的頻率小于b的頻率,可知a的折射率小于b的折射率,a的折射角大于b的折射角,所以A選項(xiàng)錯(cuò)B選項(xiàng)對(duì). 答案:B,共 19 頁(yè),6,2.在用插針?lè)y(cè)定玻璃的折射率的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)操作步驟如下: 將記錄光路的白紙鋪放在平板上; 手拿玻璃磚的毛面或棱,將其輕放在白紙上; 用鉛筆環(huán)繞玻璃磚畫(huà)出邊界aa和bb; 在aa上選擇一點(diǎn)O,作為不同入射角的入射光線的共同入射點(diǎn),畫(huà)出入射角1分別為0、30、45的入射光線; 用插針?lè)ā胺謩e得到各條入射光線的出射光線,觀察時(shí)著重看大頭針針帽是否在一條直線上,取下玻璃磚、大頭針,連接各針孔,發(fā)現(xiàn)所畫(huà)折射光線中有兩條相交,量出各個(gè)折射角2;按公式分別計(jì)算 取三個(gè)值的算術(shù)平均值. (1)以上步驟中有錯(cuò)誤或不妥之處的是:_. (2)應(yīng)改正為:_.,共 19 頁(yè),7,解析:(1)錯(cuò)誤或不妥之處是 (2)中應(yīng)先畫(huà)出一條直線,把玻璃磚的一邊與其重合,再使直尺與玻璃磚的界面對(duì)齊,移開(kāi)玻璃磚后再畫(huà)邊界線;中入射角要取0以外的三組數(shù)據(jù);中大頭針要豎直插牢,觀察時(shí)看針腳是否在同一條直線上,共 19 頁(yè),8,3.(2011年高考命題專家原創(chuàng))如圖所示是一透明的圓柱體,其半徑為R.現(xiàn)要測(cè)其折射率,某同學(xué)利用玩具激光器等器材,僅用量角器測(cè)量入射角,就計(jì)算出了它的折射率.他的主要實(shí)驗(yàn)步驟如下,請(qǐng)將操作步驟C補(bǔ)充完整,并在圖中作出光路圖,寫出折射率的表達(dá)式. A.用圓規(guī)在白紙上畫(huà)半徑為R的圓,并畫(huà)出一條直徑AB; B.透明的圓柱體放在白紙上,使其邊緣與半徑為R的圓重合; C.讓激光束平行AB射向圓柱體,調(diào)整入射光線的 入射點(diǎn),使_; D.記下入射點(diǎn),畫(huà)出入射角; E.用量角器測(cè)量入射角,則折射率的表達(dá)式為_(kāi).,共 19 頁(yè),9,解析:測(cè)折射率的關(guān)鍵是定點(diǎn),以確定折射光線測(cè)量折射角.該同 學(xué)沒(méi)有定點(diǎn),說(shuō)明折射光線過(guò)B點(diǎn),且折射角與入射角有定量關(guān)系. 設(shè)光線P經(jīng)透明的圓柱體折射后經(jīng)過(guò)B點(diǎn),光路圖如圖所示. 由幾何關(guān)系知:=2,由折射率的定義式得:,共 19 頁(yè),10,(1)在這四個(gè)圖中肯定把針插錯(cuò)了的是_.(2)在這四個(gè)圖中可以比較準(zhǔn)確地測(cè)出折射率的是_,計(jì)算玻璃的折射率的公式是_.,4.用“插針?lè)ā睖y(cè)定透明半圓柱玻璃磚的折射率,O為玻璃磚截面的圓心,使入射光線跟玻璃磚的平面垂直,如圖所示的四個(gè)圖中P1、P2、P3和P4是四個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)插針的結(jié)果:,A,D,共 19 頁(yè),11,解析:(1)垂直射入半圓柱玻璃磚平面的光線,經(jīng)玻璃磚折射后,折射光線不能與入射光線平行(過(guò)圓心的光線除外),A錯(cuò).(2)測(cè)量較準(zhǔn)確的是圖D,因B圖的入射光線經(jīng)過(guò)圓心,出射光線沒(méi)有發(fā)生折射,C圖的入射光線離圓心太近,射到圓界面上時(shí),入射角太小不易測(cè)量,會(huì)產(chǎn)生較大的誤差.測(cè)量出入射角i與折射角r后,由折射定律求出折射率,共 19 頁(yè),12,典例剖析 考點(diǎn)測(cè)定玻璃磚的折射率 【例】 如圖所示為用某種透光物質(zhì)制成的直角三棱鏡ABC;在垂直于AC 面的直線MN上插兩枚大頭針P1、P2,在AB面的左側(cè)透過(guò)棱鏡觀察大頭針 P1、P2的像,調(diào)整視線方向,直到P1的像_,再在觀察的這一 側(cè)先后插上兩枚大頭針P3、P4,使P3_, P4_,記下P3、P4的位置,移去大頭 針和三棱鏡,過(guò)P3、P4作直線與AB面相交于D,量出該直線 與AB面的夾角為45;則該透光物質(zhì)的折射率n為_(kāi), 并在圖中畫(huà)正確完整的光路圖.,被P2的像擋住,擋住P1和P2的像,擋住P1、P2的像和P3,共 19 頁(yè),13,解析 考查插針?lè)y(cè)玻璃 的折射率. 利用插針?lè)ù_定光路,注意 觀察線路有時(shí)遮擋的是物 體,有時(shí)遮擋的是物體的像, 目的是為了確定某一種入 射光線和對(duì)應(yīng)的折射光線, 便于利用折射定律求解折 射率.,共 19 頁(yè),14,變式訓(xùn)練:如圖所示,某同學(xué)用插針?lè)y(cè)定一半圓形玻璃磚的折射率.在平鋪的 白紙上垂直紙面插大頭針P1、P2確定入射光線,并讓入射光線過(guò)圓心O,在玻璃 磚(圖中實(shí)線部分)另一側(cè)垂直紙面插大頭針P3,使P3擋住P1、P2的像,連接OP3. 圖中MN為分界面,虛線半圓與玻璃磚對(duì)稱,B、C分別是入射光線、折射光線與 圓的交點(diǎn),AB、CD均垂直于法線并分別交法線于A、D點(diǎn). (1)設(shè)AB的長(zhǎng)度為l1,AO的長(zhǎng)度為l2,CD的長(zhǎng)度為l3,DO的 長(zhǎng)度為l4,為較方便地表示出玻璃磚的折射率,需用刻度 尺測(cè)量_,則玻璃磚的折射率可表示為_(kāi). (2)該同學(xué)在插大頭針P3前不小心將玻璃磚以O(shè)為圓心順 時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)小角度,由此測(cè)得玻璃磚的折射率將_ (填“偏大”、“偏小”或“不變”).,l1和l3,偏小,共 19 頁(yè),15,解析:本題考查插針?lè)y(cè)玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)原理、方法遷移及誤差分析.,共 19 頁(yè),16,考技精講數(shù)據(jù)處理:數(shù)據(jù)處理的另一種方法:如圖所示,以O(shè)1為圓心以任意長(zhǎng)為半徑(半徑要盡可能長(zhǎng)些約10 cm)畫(huà)圓交入射光線AO1于M點(diǎn)交折射光線O1O于P點(diǎn),過(guò)MP作NN的垂線MKPQ,則 用刻度尺測(cè)出MKQP的長(zhǎng)度,即可求出折射率n.誤差分析:誤差的主要來(lái)源:(1)確定入射光線出射光線時(shí)的誤差.故入射側(cè)出射側(cè)所插兩枚大頭針間距離宜大點(diǎn);(2)測(cè)量入射角與折射角時(shí)的誤差.故入射角不宜過(guò)小,但入射角也不宜過(guò)大,過(guò)大則反射光較強(qiáng),出射光較弱.,共 19 頁(yè),17,注意事項(xiàng): (1)玻璃磚要厚,用手拿玻璃磚時(shí),只能接觸玻璃毛面或棱,嚴(yán)禁用玻璃磚當(dāng)尺子畫(huà)界面; (2)入射角應(yīng)在30到60之間; (3)大頭針要豎直插在白紙上,且玻璃磚每一側(cè)兩枚大頭針P1與P2間P3與P4間的距離應(yīng)盡量大一些,以減小確定光路方向時(shí)造成的誤差; (4)玻璃磚的折射面要畫(huà)準(zhǔn); (5)由于要多次改變?nèi)肷浣侵貜?fù)實(shí)驗(yàn),所以入射光線與出射光線要一一對(duì)應(yīng)編號(hào)以免混亂.,共 19 頁(yè),18,考向 運(yùn)用折射率的定義測(cè)玻璃磚的折射率 一塊玻璃磚有兩個(gè)相互平行的表面,其中一個(gè)表面是鍍銀的(光線不能通過(guò)此表面).現(xiàn) 要測(cè)定此玻璃的折射率,給定的器材還有:白紙銅筆大頭針4枚(P1P2P3P4)帶有刻 度的直角三角板量角器.實(shí)驗(yàn)時(shí),先將玻璃磚放到白紙上,使上述兩個(gè)相互平行的表面 與紙面垂直.在紙面上畫(huà)出直線aa和bb,aa表示鍍銀的玻璃表面,bb表示另一表 面,如右圖所示,然后,在白紙上豎直插上兩枚大頭針P1P2(位置如圖).用P1P2的連線表 示入射光線. (1)為了測(cè)量折射率,應(yīng)如何正確使用大頭針P3P4? 試在題圖中標(biāo)出P3P4的位置. (2)然后,移去玻璃磚與大頭針.試在題圖中通過(guò)作圖 的方法標(biāo)出光線從空氣到玻璃中的入射角1與折射 角2.簡(jiǎn)要寫出作圖步驟. (3)寫出用1,2表示的折射率公式為n=_.,共 19 頁(yè),19,解析:(1)在bb一側(cè)觀察P1P2(經(jīng)bb折射aa反射,再經(jīng)bb折射)的像, 在適當(dāng)?shù)奈恢貌迳螾3,使得P3與P1P2的像在一條直線上,即讓P3擋住P1P2的像; 再插上P4,讓它擋住P2P1的像和P3,P3P4的位置如圖所示. (2)過(guò)P1P2作直線與bb交于O; 過(guò)P3P4作直線與bb交于O; 利用刻度尺找到OO的中點(diǎn)M; 過(guò)O點(diǎn)作bb的垂線CD,過(guò)M點(diǎn) 作bb的垂線與aa相交于N,如圖所示,連接ON; P1OD=1,CON=2.,