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2019-2020年高中物理 第4章 光的折射 2 學(xué)生實(shí)驗(yàn)：測定玻璃的折射率自我小測 教科版選修3-4 1．在用插針法測定玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)中，甲、乙、丙三位同學(xué)在紙上畫出的界面aa′、bb′與玻璃磚位置的關(guān)系分別如圖中①②和③所示，其中甲、丙同學(xué)用的是矩形玻璃磚，乙同學(xué)用的是梯形玻璃磚．他們的其他操作均正確，且均以aa′、bb′為界面畫光路圖．則： （1）甲同學(xué)測得的折射率與真實(shí)值相比________（填“偏大”“偏小”或“不變”）． （2）乙同學(xué)測得的折射率與真實(shí)值相比________（填“偏大”“偏小”或“不變”）． （3）丙同學(xué)測得的折射率與真實(shí)值相比________． 2．一塊玻璃磚有兩個(gè)相互平行的表面，其中一個(gè)表面是鍍銀的（光線不能通過表面）．現(xiàn)要測定此玻璃的折射率．給定的器材還有：白紙、鉛筆、大頭針4枚（P1、P2、P3、P4）、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．在紙上畫出直線aa′和bb′，aa′表示鍍銀的玻璃表面，bb′表示另一表面，如圖所示．然后，在白紙上豎直插上兩枚大頭針P1、P2（位置如圖）．用P1、P2的連線表示入射光線． （1）為了測量折射率，應(yīng)如何正確使用大頭針P3、P4? ________________________________________________________________________ 試在題圖中標(biāo)出P3、P4的位置． （2）然后，移去玻璃磚與大頭針．試在題圖中通過作圖的方法標(biāo)出光線從空氣到玻璃中的入射角θ1與折射角θ2.簡要寫出作圖步驟． ________________________________________________________________________ （3）寫出θ1、θ2表示的折射率公式為n＝________. 3．兩個(gè)同學(xué)各設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)記錄表格，而且都已完成了計(jì)算，你認(rèn)為誰的是對(duì)的？ 甲設(shè)計(jì)的表格是： 次數(shù) 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 乙設(shè)計(jì)的表格是： 次數(shù) 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．某同學(xué)由于沒有量角器，在完成了光路圖以后，以O(shè)點(diǎn)為圓心、10.00 cm長為半徑畫圓，分別交線段OA于A點(diǎn)，交O和O′連線的延長線于C點(diǎn)，過A點(diǎn)作法線NN′的垂線，AB交NN′于B點(diǎn)，過C點(diǎn)作法線NN′的垂線CD，交NN′于D點(diǎn)，如圖所示，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．如圖所示，等腰直角棱鏡ABO的兩腰長都是16 cm.為了測定它的折射率，棱鏡放在直角坐標(biāo)系中，使兩腰與Ox、Oy軸重合．從OB邊的C點(diǎn)注視A棱，發(fā)現(xiàn)A棱的視位置在OA邊上的D點(diǎn)，在C、D兩點(diǎn)插上大頭針，看出C點(diǎn)的坐標(biāo)位置（0,12），D點(diǎn)的坐標(biāo)位置（9,0），由此計(jì)算出該棱鏡的折射率為________． 6．某同學(xué)在測定一厚度均勻的圓形玻璃的折射率時(shí)，先在白紙上作一與圓形玻璃同半徑的圓，圓心為O，將圓形玻璃平放在白紙上，使其邊界與所畫的圓重合，在玻璃一側(cè)豎直插兩枚大頭針P1和P2，在另一側(cè)再先后插兩枚大頭針P3和P4，使從另一側(cè)隔著玻璃觀察時(shí)，大頭針P4、P3和P2、P1的像恰在一條直線上，移去圓形玻璃和大頭針后，在圖中畫出： （1）沿P1、P2連線方向的入射光線通過圓形玻璃后的傳播方向；光線在玻璃內(nèi)的傳播方向；過光線的入射點(diǎn)作法線，標(biāo)出入射角i和折射角r； （2）寫出計(jì)算玻璃折射率的公式． 參考答案 1答案：（1）偏小?。?）不變　（3）可能偏大、可能偏小，也可能不變 解析：用插針法測定玻璃磚的折射率時(shí)，要注意影響玻璃折射率大小的幾個(gè)因素：①玻璃磚寬度宜大些；②入射角不能太??；③能夠觀察到有效插針；④所畫的界面線不能傾斜等．如本題的三個(gè)圖，就是所畫界面的問題，圖①測的折射率比真實(shí)值偏小，圖②中的不變，圖③中可能偏大，可能偏小還可能不變． 2答案：（1）在bb′一側(cè)觀察P1、P2（經(jīng)bb′折射，aa′反射，再經(jīng)bb′折射后）的像，在適當(dāng)?shù)奈恢貌迳螾3，使得P3與P1、P2的像在一條直線上，即讓P3擋住P1、P2的像；再插上P4，讓它擋住P2（或P1）的像和P3.P3、P4的位置如下圖所示． （2）①過P1、P2作直線與bb′交于O； ②過P3、P4作直線與bb′交于O′； ③利用刻度尺找到OO′的中點(diǎn)M； ④過O點(diǎn)作bb′的垂線CD，過M點(diǎn)作bb′的垂線與aa′相交于N，如上圖所示，連接ON； ⑤∠P1OD＝θ1，∠CON＝θ2. （3） 解析：本題考查測量玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)，因?yàn)橐粋€(gè)表面是鍍銀的（光線不能通過表面），所以在觀察時(shí)只能從同面進(jìn)行，利用兩次折射和反射成像即可． 3答案：甲正確． 解析：由可知，n的測量值應(yīng)為每次測量的入射角的正弦與折射角的正弦比值的平均值，而不是每次測量的入射角的平均值的正弦與折射角的平均值的正弦之比，故甲正確． 4答案：1.5 解析：由光路圖以及幾何關(guān)系可知：. 5答案： 解析：從C點(diǎn)注視A棱，發(fā)現(xiàn)A棱的視位置在OA邊上的D點(diǎn)，說明光線AC經(jīng)OB邊發(fā)生折射，反向延長線過D點(diǎn)，由此可作出由A棱入射到C點(diǎn)的光路如圖所示， 則. 6答案：（1）如圖所示． （2）. 解析：在對(duì)透明介質(zhì)的折射率的測量中，或者是有關(guān)折射率的計(jì)算中，首先是要畫好光路圖，重要的是確定入射光線和折射光線，利用鏡前鏡后插針，來確定入射光線和折射光線的方法簡單易行，測量結(jié)果利用公式來進(jìn)行計(jì)算時(shí)，根據(jù)光路圖，直接用量角器測量入射角和折射角．