粤教版高中物理选择性必修第一册第四章光及其应用第二节测定介质的折射率课件（47页PPT）+学案（有解析）

第二节　测定介质的折射率 学 习 目 标 思 维 导 图 1.能制订测定介质的折射率的实验方案，确定需要测量的物理量． 2.学会正确使用实验器材获取数据，对数据进行分析后得出结论． 3.会分析误差，用物理语言准确描述实验结论． 知识点一　实验原理和操作 【知识梳理】 1．实验原理：用插针法确定光路，找出与入射光线相对应的玻璃中的折射光线，用量角器测出入射角i和折射角γ，根据折射定律计算出玻璃的折射率n＝. 2．实验器材：两对面平行的玻璃砖一块，大头针四枚，白纸一张，直尺一把或三角板一个，量角器一个． 3．实验步骤 (1)先在白纸上画一条直线EE′，代表两种介质的分界面；再画出一直线段AB代表入射光线；然后画出分界面上B点处的法线NN′，如图所示． (2)把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边与EE′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，画出直线FF′代表玻璃砖的另一边． (3)在直线AB上竖直地插上两枚大头针G1、G2，放回玻璃砖，然后透过玻璃砖观察大头针G1、G2的像，调整视线方向，直到G1的像被G2挡住． (4)再在观察的这一侧竖直地插上两枚大头针G3、G4，用G3挡住G1和G2的像，再用G4挡住G3以及G1、G2的像． (5)移去大头针和玻璃砖，过G3、G4的插点画直线CD，与FF′相交于C点，直线CD就表示沿直线AB入射的光线透过玻璃砖后的出射光线．连接BC，BC就是玻璃砖内折射光线的路径． (6)用量角器测出入射角i和相应的折射角γ，从三角函数表中查出它们的正弦值． (7)通过上面的步骤分别测出入射角为15°、30°、45°、60°、75°时的折射角，并查出它们相应的正弦值． 状元随笔　用截面为三角形或其他形状的玻璃砖也能完成测定折射率的实验，基本原理相同． 【重难突破】 例1 如图所示，某同学在“测定玻璃的折射率”实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，长方体玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa′和bb′.O为直线AO与aa′的交点．在直线OA上竖直插上P1、P2两枚大头针． (1)该同学接下来要完成的必要步骤有_____．(填选项前的字母) A．插上大头针P3，使P3仅挡住P2的像 B．插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像 C．插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像 D．插上大头针P4，使P4仅挡住P3的像 (2)过P3、P4作直线交于O′，过O′作垂直于bb′的直线NN′，连接O、O′.测量图中角α和角β的大小，则玻璃的折射率n＝_____． 【变式训练1】　小杨同学在“用插针法测定玻璃砖折射率”的实验中，在线段ab上正确地插好两枚大头针a、b后，插上大头针c时应采取的正确操作_____；正确操作后绘出的玻璃砖和三个针孔a、b、c的位置如图所示．请结合所学的知识判断出其出射的光线应过_____(填“d”或“e”)点． 知识点二　数据处理和误差分析 【知识梳理】 1．数据处理及误差分析 此实验是通过测量入射角和折射角，然后查数学用表，找出入射角和折射角的正弦值，再代入n＝中求玻璃的折射率．除运用上述的计算法之外，还有以下处理数据的方法． (1)单位圆法：在找到入射光线和折射光线以后，以入射点O为圆心，以任意长为半径画圆，分别与AO交于C点，与OO′(或OO′的延长线)交于D点，过C、D两点分别向NN′作垂线，交NN′于C′、D′，用直尺量出CC′和DD′的长．如图所示． 由于sin i＝，sin γ＝，而CO＝DO，所以折射率n＝＝. 重复以上实验，求得各次折射率计算值，然后求其平均值，即为玻璃砖折射率的测量值． 状元随笔　用单位圆法处理数据时，实验器材中的量角器应换成圆规． (2)图像法：求出多组对应的入射角与折射角的正弦值，作出sin i-sin γ图像，由n＝可知图像应为过原点的直线，如图所示，其斜率为折射率． 2．注意事项 (1)实验时，尽可能将大头针竖直插在纸 ... ...