4.2 测量玻璃的折射率 导学案-（2019）新人教版高中物理高二选择性必修第一册.rar

1、4.2 测量玻璃的折射率测量玻璃的折射率【学习目标学习目标】1 理解测量折射率的原理2 掌握插针法测折射率的方法【质疑提升质疑提升】1.实验原理如图所示，当光线以一定入射角穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线对应的出射光线，从而画出折射光线。量出对应的入射角 i、折射角 r，根据 n 算出玻璃的折射率 在右图中，已画出入射光线、出射光线，试确定折射光线并在图中画出，并标出相应的入射角 i、折射角 r。2.实验器材木板、白纸、图钉、玻璃砖、大头针（四枚） 、量角器、刻度尺3.实验步骤:插针法插针法(1) 固定白纸：固定白纸：把白纸用图钉钉在木板上(2) 画界面、法线、入射光线：画界面

2、、法线、入射光线：在白纸上画一直线 aa作为界面，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) 放砖、描点、画另一边界：放砖、描点、画另一边界：把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其长边与aa重合，在玻璃砖的另一侧边沿画两个点。将玻璃砖移去后再用刻度尺画出玻璃砖的另一边 bb。(4) 插针：插针：在直线 AO 上竖直地插上两枚大头针 P1、P2.(5) 插针：插针：从玻璃砖 bb一侧透过玻璃砖观察大头针 P1、P2的像，在 bb一侧插上大头针 P3、P4，使 P3能挡住 P1、P2的像，P4能挡住 P1、P2的像及 P3本身(若有激光笔，可用激光笔沿 P1、P2

3、方向入射一束激光，从另一边射出来的激光束上插上两枚大头针P3、P4)(6) 定折射光线：定折射光线：移去玻璃砖，在拔掉 P1、P2、P3、P4的同时分别记下它们的位置，过P3、P4作直线 OB 交 bb于 O.连接 O、O，OO就是入射光线 AO 在玻璃砖内的折射光线的方向 AON 为入射角，OON为折射角(7) 量角：量角：用量角器量出AON 和OON的度数查出它们的正弦值，并把这些数据填入记录表格里(9) 求折射率：求折射率：算出不同入射角时的值，比较一下，看它们是否接近一个常数求出几sin isin r次实验测得的的平均值，这就是这块玻璃砖的折射率sin isin r4.实验数据数据组次

4、入射角 i折射角 rsinisinr折射率 nn 的平均值1 2 5. 实验注意事项(1) 轻拿轻放玻璃砖，手只能接触玻璃砖的毛面或棱，不能触摸光洁的光学面严禁把玻璃砖当直尺用(2) 实验过程中，玻璃砖在纸面上的位置不可移动(3) 大头针 P1与 P2、P3与 P4的间距要适当地大些，以减小确定光线方向时出现的误差(4) 实验时入射角不能太小(接近零度)，否则会使测量误差加大；也不能太大(接近 90)，否则会不易观察到 P1、P2的像，即入射角应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大，也不宜太小(5) 本实验中如果采用的不是两面平行的玻璃砖，而是采用三棱镜、半圆形玻璃砖等，那么只是

5、出射光和入射光不平行，但一样能测出折射率6. 误差（1）入射光线和出射光线确定的不够精确，因此要求插大头针时两大头针间距应较大（2）入射角、折射角测量的不精确，为减小测角时的相对误差，入射角要稍大些，但不宜太大.【学以致用学以致用】1 在做“测定玻璃砖的折射率”的实验时，下列关于实验要求的叙述正确的是()A玻璃砖的宽度宜大些B大头针应垂直地插在纸面上C每边的两个大头针的距离近些容易观察D入射角应尽量小些2.“测定玻璃的折射率”买验中，在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针 A、B，在另一侧再竖直插两个大头针C、D。在插入第四个大头针 D 时，要使它 挡住 AB 的像和 C 本身 。题图是在白纸上留下的

6、实验痕迹，其中直线 a、a是描在纸上的玻璃砖的两个边。根据该图可算得玻璃的折射率 n 约 1.5 。 （计算结果保留两位有效数字）3.用三棱镜做测定玻璃的折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱 镜的一侧插上两枚大头针 P1和 P2，然后在棱 镜的另一侧观察，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上两枚大头针 P3、P4，使 P3 ，P4 ，在纸上标出的大头针的位置和三棱镜轮廓如图所示(1) 在本题提供的线上写出具体的操作要求、在图上画出所需的光路(2) 为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是_，在图上标出它们(3) 计算折射率的公式是 n_.4.做“测定玻璃折射率”实

7、验时某同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面ab和cd后，不慎碰了玻璃砖，使它向 ab 方向平移了一些，则他测出的折射率将_。 （选填“偏大” 、 “偏小”或“不变” ） 【巩固提升巩固提升】1 某同学用插针法测定玻璃砖的折射率他的实验方法和操作步骤正确无 误但他处理实验记录时发现玻璃砖的两个光学面 aa与 bb不平行，如图所示则下列说法正确的是()AP1P2与 P3P4两条直线平行BP1P2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2在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，其实验光路如图所示，对实验中的一些具体问题，下列说法正确的是()A为了减少作图误差，C 和

8、D 的距离应适当取大一些B为减少测量误差，A、B 连线与法线 NN的夹角应适当大一些C若 A、B 的距离较大时，通过玻璃砖会看不到 A、B 的像D若 A、B 连线与法线 NN间夹角过大时，有可能在 bb一侧看 不到 A、B的像3某小组做“测定玻璃的折射率”的实验，提供的器材有：玻璃砖、大头针、刻度尺、三角板、圆规、笔、白纸。（1） 实验中，在白纸上记录的玻璃砖的界线 M、N 及四个大头针 P1、P2、P3、P4扎下的孔洞如图所示，请用简洁的文字描述写出大头针 P3、P4的插法：插 P3时，应使它_插 P4时，应使它_（2） 请在图中完成光路图；（3） 请使用你手中的刻度尺、三角板或圆规等工具通

9、过作图并测量计算出该玻璃砖的折射率约为_（结果保留三位有效数字） 。4 某同学在测定一厚度均匀的圆形玻璃砖的折射率时，先在白纸上作一与圆形玻璃同半径的圆，圆心为 O，将圆形玻璃平放在白纸上，使其边界与所画的圆重合。在玻璃的一侧竖直插两枚大头针 P1和 P2，在另一侧再先后插两枚大头针 P3和 P4，使从另一侧隔着玻璃观察时，大头针 P4、P3和 P2、P1的像恰在一条直线上。移去圆形玻璃和大头针后，得下图： （1）图中画出光线在玻璃内外的传播方向；（2）在光线的入射点做法线，并标出光由空气射入玻璃的入射角 i 和折射角 r；写出计算玻璃折射率的公式 n=_sini/sinr_；5 如图所示画有

10、直角坐标系 Oxy 的白纸位于水平桌面上，M 是放在白纸上的半圆形玻璃砖，其底面的圆心在坐标原点，直边与 x 轴重合，OA 是画在纸上的直线，P1，P2为竖直地插在直线 OA 上的两枚大头针，P3是竖直地插在纸上的第三枚大头针， 是直线 OA 与 y 轴正方向的夹角， 是直线 OP3与 y 轴负方向的夹角只要直线 OA 画得合适，且 P3的位置取得正确，测出角 和 ，便可求得玻璃的折射率某学生在用上述方向测得玻璃的折射率时，在他画出的直线 OA 上竖直地插上了 P1，P2两枚大头针，但在 y0 的区域内，不管眼睛放在任何处，都无法透过玻璃砖看到 P1，P2的像，他应采取的措施是：_减小 _，若

11、他已透过玻璃砖看到 P1，P2的像，确定 P3位置的方法是：_.若他已正确地测得了 ， 的值，则玻璃的折射线n_sin/sin_.1. 某同学由于没有量角器，他在完成了光路图后，以 O 点为圆心，10 cm 为半径画圆，分别交线段 OA 于 A 点，交线段 OO的延长线于 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，如图所示用刻度 尺量得 OB8 cm，CD4 cm，由此可得出玻璃的折射率n_1.5_.7. 用玻璃砖折射率的实验中，甲、乙两位同学在纸上画出的界面 aa、bb与玻璃砖位置的关系分别如图中、所示，其中甲同学用

12、的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖他们的其他操作均正确，且均以 aa、bb为界面画光路图则：(1)甲同学测得的折射率与真实值相比_(填“偏大” “偏小”或“不变”)(2)乙同学测得的折射率与真实值相比_(填“偏大” “偏小”或“不变”) 4.2 测量玻璃的折射率【学习目标】1 理解测量折射率的原理2 掌握插针法测折射率的方法【质疑提升】1.实验原理如图所示，当光线以一定入射角穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线对应的出射光线，从而画出折射光线。量出对应的入射角 i、折射角 r，根据 n 算出玻璃的折射率 在右图中，已画出入射光线、出射光线，试确定折射光线并在图中画出，并标出相应

13、的入射角 i、折射角 r。2.实验器材木板、白纸、图钉、玻璃砖、大头针（四枚） 、量角器、刻度尺3.实验步骤:插针法(1) 固定白纸：把白纸用图钉钉在木板上(2) 画界面、法线、入射光线：在白纸上画一直线 aa作为界面，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) 放砖、描点、画另一边界：把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其长边与aa重合，在玻璃砖的另一侧边沿画两个点。将玻璃砖移去后再用刻度尺画出玻璃砖的另一边 bb。(4) 插针：在直线 AO 上竖直地插上两枚大头针 P1、P2.(5) 插针：从玻璃砖 bb一侧透过玻璃砖观察大头针 P1、P2的像，在 bb一

14、侧插上大头针 P3、P4，使 P3能挡住 P1、P2的像，P4能挡住 P1、P2的像及 P3本身(若有激光笔，可用激光笔沿 P1、P2方向入射一束激光，从另一边射出来的激光束上插上两枚大头针P3、P4)(6) 定折射光线：移去玻璃砖，在拔掉 P1、P2、P3、P4的同时分别记下它们的位置，过P3、P4作直线 OB 交 bb于 O.连接 O、O，OO就是入射光线 AO 在玻璃砖内的折射光线的方向 AON 为入射角，OON为折射角(7) 量角：用量角器量出AON 和OON的度数查出它们的正弦值，并把这些数据填入记录表格里(9) 求折射率：算出不同入射角时的值，比较一下，看它们是否接近一个常数求出几

15、sin isin r次实验测得的的平均值，这就是这块玻璃砖的折射率sin isin r4.实验数据数据组次入射角 i折射角 rsinisinr折射率 nn 的平均值1 2 5. 实验注意事项(1) 轻拿轻放玻璃砖，手只能接触玻璃砖的毛面或棱，不能触摸光洁的光学面严禁把玻璃砖当直尺用(2) 实验过程中，玻璃砖在纸面上的位置不可移动(3) 大头针 P1与 P2、P3与 P4的间距要适当地大些，以减小确定光线方向时出现的误差(4) 实验时入射角不能太小(接近零度)，否则会使测量误差加大；也不能太大(接近 90)，否则会不易观察到 P1、P2的像，即入射角应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不

16、宜太大，也不宜太小(5) 本实验中如果采用的不是两面平行的玻璃砖，而是采用三棱镜、半圆形玻璃砖等，那么只是出射光和入射光不平行，但一样能测出折射率6. 误差（1）入射光线和出射光线确定的不够精确，因此要求插大头针时两大头针间距应较大（2）入射角、折射角测量的不精确，为减小测角时的相对误差，入射角要稍大些，但不宜太大.【学以致用】1 在做“测定玻璃砖的折射率”的实验时，下列关于实验要求的叙述正确的是()A玻璃砖的宽度宜大些B大头针应垂直地插在纸面上C每边的两个大头针的距离近些容易观察D入射角应尽量小些2.“测定玻璃的折射率”买验中，在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针 A、B，在另一侧再竖直插两个大头

17、针C、D。在插入第四个大头针 D 时，要使它 挡住 AB 的像和 C 本身 。题图是在白纸上留下的实验痕迹，其中直线 a、a是描在纸上的玻璃砖的两个边。根据该图可算得玻璃的折射率 n 约 1.5 。 （计算结果保留两位有效数字）3.用三棱镜做测定玻璃的折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱 镜的一侧插上两枚大头针 P1和 P2，然后在棱 镜的另一侧观察，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上两枚大头针 P3、P4，使 P3 ，P4 ，在纸上标出的大头针的位置和三棱镜轮廓如图所示(1) 在本题提供的线上写出具体的操作要求、在图上画出所需的光路(2) 为了测出棱镜玻璃的折

18、射率，需要测量的量是_，在图上标出它们(3) 计算折射率的公式是 n_.4.做“测定玻璃折射率”实验时某同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面ab和cd后，不慎碰了玻璃砖，使它向 ab 方向平移了一些，则他测出的折射率将_。 （选填“偏大” 、 “偏小”或“不变” ） 【巩固提升】1 某同学用插针法测定玻璃砖的折射率他的实验方法和操作步骤正确无 误但他处理实验记录时发现玻璃砖的两个光学面 aa与 bb不平行，如图所示则下列说法正确的是()AP1P2与 P3P4两条直线平行BP1P2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2在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，其

19、实验光路如图所示，对实验中的一些具体问题，下列说法正确的是()A为了减少作图误差，C 和 D 的距离应适当取大一些B为减少测量误差，A、B 连线与法线 NN的夹角应适当大一些C若 A、B 的距离较大时，通过玻璃砖会看不到 A、B 的像D若 A、B 连线与法线 NN间夹角过大时，有可能在 bb一侧看 不到 A、B的像3某小组做“测定玻璃的折射率”的实验，提供的器材有：玻璃砖、大头针、刻度尺、三角板、圆规、笔、白纸。（1） 实验中，在白纸上记录的玻璃砖的界线 M、N 及四个大头针 P1、P2、P3、P4扎下的孔洞如图所示，请用简洁的文字描述写出大头针 P3、P4的插法：插 P3时，应使它_插 P4

20、时，应使它_（2） 请在图中完成光路图；（3） 请使用你手中的刻度尺、三角板或圆规等工具通过作图并测量计算出该玻璃砖的折射率约为_（结果保留三位有效数字） 。4 某同学在测定一厚度均匀的圆形玻璃砖的折射率时，先在白纸上作一与圆形玻璃同半径的圆，圆心为 O，将圆形玻璃平放在白纸上，使其边界与所画的圆重合。在玻璃的一侧竖直插两枚大头针 P1和 P2，在另一侧再先后插两枚大头针 P3和 P4，使从另一侧隔着玻璃观察时，大头针 P4、P3和 P2、P1的像恰在一条直线上。移去圆形玻璃和大头针后，得下图： （1）图中画出光线在玻璃内外的传播方向；（2）在光线的入射点做法线，并标出光由空气射入玻璃的入射角

21、 i 和折射角 r；写出计算玻璃折射率的公式 n=_sini/sinr_；5 如图所示画有直角坐标系 Oxy 的白纸位于水平桌面上，M 是放在白纸上的半圆形玻璃砖，其底面的圆心在坐标原点，直边与 x 轴重合，OA 是画在纸上的直线，P1，P2为竖直地插在直线 OA 上的两枚大头针，P3是竖直地插在纸上的第三枚大头针， 是直线 OA 与 y 轴正方向的夹角， 是直线 OP3与 y 轴负方向的夹角只要直线 OA 画得合适，且 P3的位置取得正确，测出角 和 ，便可求得玻璃的折射率某学生在用上述方向测得玻璃的折射率时，在他画出的直线 OA 上竖直地插上了 P1，P2两枚大头针，但在 y0 的区域内，

22、不管眼睛放在任何处，都无法透过玻璃砖看到 P1，P2的像，他应采取的措施是：_减小 _，若他已透过玻璃砖看到 P1，P2的像，确定 P3位置的方法是：_.若他已正确地测得了 ， 的值，则玻璃的折射线n_sin/sin_.1. 某同学由于没有量角器，他在完成了光路图后，以 O 点为圆心，10 cm 为半径画圆，分别交线段 OA 于 A 点，交线段 OO的延长线于 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，如图所示用刻度 尺量得 OB8 cm，CD4 cm，由此可得出玻璃的折射率n_1.5_.7. 用玻璃砖折射率的实验中，甲、乙两位同学在纸上画出的界面 aa、bb与玻璃砖位置的关系分别如图中、所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖他们的其他操作均正确，且均以 aa、bb为界面画光路图则：(1)甲同学测得的折射率与真实值相比_(填“偏大” “偏小”或“不变”)(2)乙同学测得的折射率与真实值相比_(填“偏大” “偏小”或“不变”)