2019-2020年高中物理 第4章 光的折射 2 学生实验：测定玻璃的折射率自我小测 教科版选修3-4.doc

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2019-2020年高中物理 第4章 光的折射 2 学生实验：测定玻璃的折射率自我小测 教科版选修3-4 1．在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙、丙三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①②和③所示，其中甲、丙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”）． （3）丙同学测得的折射率与真实值相比________． 2．一块玻璃砖有两个相互平行的表面，其中一个表面是镀银的（光线不能通过表面）．现要测定此玻璃的折射率．给定的器材还有：白纸、铅笔、大头针4枚（P1、P2、P3、P4）、带有刻度的直角三角板、量角器． 实验时，先将玻璃砖放到白纸上，使上述两个相互平行的表面与纸面垂直．在纸上画出直线aa′和bb′，aa′表示镀银的玻璃表面，bb′表示另一表面，如图所示．然后，在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2（位置如图）．用P1、P2的连线表示入射光线． （1）为了测量折射率，应如何正确使用大头针P3、P4? ________________________________________________________________________ 试在题图中标出P3、P4的位置． （2）然后，移去玻璃砖与大头针．试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角θ1与折射角θ2.简要写出作图步骤． ________________________________________________________________________ （3）写出θ1、θ2表示的折射率公式为n＝________. 3．两个同学各设计一个数据记录表格，而且都已完成了计算，你认为谁的是对的？ 甲设计的表格是： 次数 i sin i r sin r n 1 30 0.500 20.9 0.322 1.552 1.542 2 40 0.707 30.5 0.461 1.533 3 60 0.866 38.0 0.562 1.541 乙设计的表格是： 次数 1 2 3 角平均值 正弦值 n i 30 45 60 45 0.707 1.568 r 20.9 30.5 38.0 29.8 0.451 4．某同学由于没有量角器，在完成了光路图以后，以O点为圆心、10.00 cm长为半径画圆，分别交线段OA于A点，交O和O′连线的延长线于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OB＝8.00 cm，CD＝4.00 cm，由此可得出玻璃的折射率n＝________. 5．如图所示，等腰直角棱镜ABO的两腰长都是16 cm.为了测定它的折射率，棱镜放在直角坐标系中，使两腰与Ox、Oy轴重合．从OB边的C点注视A棱，发现A棱的视位置在OA边上的D点，在C、D两点插上大头针，看出C点的坐标位置（0,12），D点的坐标位置（9,0），由此计算出该棱镜的折射率为________． 6．某同学在测定一厚度均匀的圆形玻璃的折射率时，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，在图中画出： （1）沿P1、P2连线方向的入射光线通过圆形玻璃后的传播方向；光线在玻璃内的传播方向；过光线的入射点作法线，标出入射角i和折射角r； （2）写出计算玻璃折射率的公式． 参考答案 1答案：（1）偏小　（2）不变　（3）可能偏大、可能偏小，也可能不变 解析：用插针法测定玻璃砖的折射率时，要注意影响玻璃折射率大小的几个因素：①玻璃砖宽度宜大些；②入射角不能太小；③能够观察到有效插针；④所画的界面线不能倾斜等．如本题的三个图，就是所画界面的问题，图①测的折射率比真实值偏小，图②中的不变，图③中可能偏大，可能偏小还可能不变． 2答案：（1）在bb′一侧观察P1、P2（经bb′折射，aa′反射，再经bb′折射后）的像，在适当的位置插上P3，使得P3与P1、P2的像在一条直线上，即让P3挡住P1、P2的像；再插上P4，让它挡住P2（或P1）的像和P3.P3、P4的位置如下图所示． （2）①过P1、P2作直线与bb′交于O； ②过P3、P4作直线与bb′交于O′； ③利用刻度尺找到OO′的中点M； ④过O点作bb′的垂线CD，过M点作bb′的垂线与aa′相交于N，如上图所示，连接ON； ⑤∠P1OD＝θ1，∠CON＝θ2. （3） 解析：本题考查测量玻璃砖折射率的实验，因为一个表面是镀银的（光线不能通过表面），所以在观察时只能从同面进行，利用两次折射和反射成像即可． 3答案：甲正确． 解析：由可知，n的测量值应为每次测量的入射角的正弦与折射角的正弦比值的平均值，而不是每次测量的入射角的平均值的正弦与折射角的平均值的正弦之比，故甲正确． 4答案：1.5 解析：由光路图以及几何关系可知：. 5答案： 解析：从C点注视A棱，发现A棱的视位置在OA边上的D点，说明光线AC经OB边发生折射，反向延长线过D点，由此可作出由A棱入射到C点的光路如图所示， 则. 6答案：（1）如图所示． （2）. 解析：在对透明介质的折射率的测量中，或者是有关折射率的计算中，首先是要画好光路图，重要的是确定入射光线和折射光线，利用镜前镜后插针，来确定入射光线和折射光线的方法简单易行，测量结果利用公式来进行计算时，根据光路图，直接用量角器测量入射角和折射角．