【同步學(xué)練】高中物理人教版(2019)選擇性必修1：第4章1.第2課時(shí)實(shí)驗(yàn)：測定玻璃的折射率學(xué)案(學(xué)生版)

第2課時(shí)實(shí)驗(yàn)：測定玻璃的折射率1．知道測量玻璃的折射率的原理、方法和步驟。2．會確定入射光線、折射光線、入射角及折射角。3．學(xué)會用不同方法計(jì)算玻璃的折射率。類型一實(shí)驗(yàn)原理與操作【典例1】如圖甲所示，某同學(xué)在“測量玻璃的折射率”的實(shí)驗(yàn)中，先將白紙平鋪在木板上并用圖釘固定，玻璃磚平放在白紙上，然后在白紙上確定玻璃磚的界面aa′和bb′。O為直線AO與aa′的交點(diǎn)。在直線OA上豎直地插上P1、P2兩枚大頭針。(1)該同學(xué)接下來要完成的必要步驟有________。A．插上大頭針P3，使P3僅擋住P2的像B．插上大頭針P3，使P3擋住P1的像和P2的像C．插上大頭針P4，使P4僅擋住P3D．插上大頭針P4，使P4擋住P3和P1、P2的像(2)過P3、P4作直線交bb′于O′，過O′作垂直于bb′的直線NN′，連接OO′。測量圖中角α和β的大小，則玻璃磚的折射率n＝________。(3)如圖乙所示，該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中將玻璃磚界面aa′和bb′的間距畫得過寬。若其他操作正確，則折射率的測量值________(選填“大于”“小于”或“等于”)準(zhǔn)確值。[聽課記錄]類型二數(shù)據(jù)處理與分析【典例2】如圖所示，某同學(xué)用插針法測量一半圓形玻璃磚的折射率。在平鋪的白紙上垂直于紙面插大頭針P1、P2確定入射光線，并讓入射光線過圓心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的長度為l1，AO的長度為l2，CD的長度為l3，DO的長度為l4，為較方便地表示出玻璃磚的折射率，需用刻度尺測量____________，則玻璃磚的折射率可表示為________。(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)過一小角度，由此測得玻璃磚的折射率將________(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。[聽課記錄]類型三創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)【典例3】某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)測量液體折射率的儀器，如圖所示。在一個(gè)圓形木盤上過其圓心O作兩條相互垂直的直徑BC、EF，在半徑OA上垂直圓盤面插下兩枚大頭針P1、P2并保持P1、P2的位置不變，每次測量時(shí)，讓圓盤的BFC部分豎直浸入液體中，而且使液面與直徑BC相平，EF為界面的法線，而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2的像，并在圓周上插上大頭針P3，使P3正好擋住P1、P2的像。同學(xué)們通過計(jì)算，預(yù)先在圓周EC部分刻好了折射率的值。這樣只要根據(jù)P3所插的位置，就可直接讀出液體折射率的值。(1)若∠AOF＝30°，OP3與OC的夾角為30°，則P3處所對應(yīng)的折射率的值為________。(2)圖中P3、P4兩位置哪一處所對應(yīng)的折射率值大？________。(3)作AO的延長線交圓周于K，K處所對應(yīng)的折射率的值應(yīng)為________。[聽課記錄]1．(2022·天津薊州高二期末)在測量玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)中：(1)圖甲所示為實(shí)驗(yàn)使用的長方體玻璃磚，實(shí)驗(yàn)時(shí)不能用手直接接觸玻璃磚的________(選填“磨砂面”或“光學(xué)面”)。(2)一實(shí)驗(yàn)小組按實(shí)驗(yàn)要求繪出的長方體玻璃磚界面和四個(gè)針孔a、b、c、d的位置如圖乙所示，圖中的ab表示入射光線，θ1為入射角，請描出折射光線的徑跡并標(biāo)出對應(yīng)的折射角θ2。2．在“測定玻璃的折射率”的實(shí)驗(yàn)中：(1)小朱同學(xué)在實(shí)驗(yàn)桌上看到方木板上有一張白紙，白紙上有如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)器材，他認(rèn)為除了缺刻度尺還少了一種器材，請你寫出所缺器材的名稱：________。老師將器材配齊后，他進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，圖乙是他在操作過程中的一個(gè)狀態(tài)，請你指出第四枚大頭針應(yīng)在圖乙中的位置________(選填“A”“B”或“C”)。(2)小朱利用方格坐標(biāo)紙測定玻璃的折射率，如圖丙所示，AO是畫在紙上的直線，他在直線AO適當(dāng)位置豎直插上P1、P2兩枚大頭針，放上半圓形玻璃磚，使其圓心與O重合，然后插上P3、P4兩枚大頭針，以確定折射光線。其中他確定P3大頭針位置的方法應(yīng)當(dāng)是________。操作完成后，他用圓規(guī)作了一個(gè)以O(shè)為圓心、半徑與玻璃磚半徑相同的半圓(如圖丙中虛線所示)，則他測出玻璃磚的折射率n＝________。3．現(xiàn)要估測一矩形玻璃磚的折射率n，給定的器材有：待測玻璃磚、白紙、鉛筆、大頭針1枚、直尺、直角三角板。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先將直尺的一端O和另一點(diǎn)M標(biāo)上明顯的標(biāo)記，再將玻璃磚平放在白紙上，沿其兩個(gè)長邊在白紙上畫出兩條直線AB、CD，再將直尺正面緊貼玻璃磚的左邊緣放置，使O點(diǎn)與直線CD相交，并在白紙上記下點(diǎn)O、M的位置，如圖所示，然后在右上方通過AB所在界面向左下方觀察，調(diào)整視線方向，直到O點(diǎn)的像與M點(diǎn)的像重合，再在AB直線上插上大頭針，使大頭針擋住M、O的像，記下大頭針P點(diǎn)的位置。(1)請?jiān)谠瓐D上作出光路圖；(2)計(jì)算玻璃磚的折射率的表達(dá)式為：n＝________(用字母P和圖中已知線段字母表示)。4．用圓弧狀玻璃磚做測量玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)時(shí)，先在白紙上放好圓弧狀玻璃磚，在玻璃磚的一側(cè)豎直插上兩枚大頭針P1、P2，然后在玻璃磚的另一側(cè)觀察，調(diào)整視線使P1的像被P2的像擋住，接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針P3和P4，使P3擋住P1和P2的像，P4擋住P3以及P1和P2的像，在紙上標(biāo)出大頭針位置和圓弧狀玻璃磚輪廓，如圖甲所示，其中O為兩圓弧所