2.学生实验：测定玻璃的折射率.pptx

实验 测玻璃砖的折射率 任重刚珙县第一高级中学校 珙县第一高级中学校 一 教材分析 本节是实验课 该实验是科学教育出版社 高中物理第三册 两个学生实验之一 也是现行高考大纲中要求的唯一的几何光学实验 在高考中出现的频率较高 实验安排在选修3 5光的折射率这一章节中 完成该实验能加深学生对光的折射定律以及光的折射率理解和应用 一 教材分析 珙县第一高级中学校 教学目标 知识目标 了解实验原理 熟悉实验步骤 学会利用插针法测定玻璃的折射率 会处理数据 德育目标 培养学生遵守纪律 爱护实验器材和设备的良好习惯 培养学生将物理实验和理论统一的学科学习态度 培养学生严谨求实的科学态度 能力目标 提高实验操作能力 培养学生利用数学知识处理实验结果的能力 培养学生知识迁移能力 二 教学目标 珙县第一高级中学校 该实验的实验原理 实验步骤 数据处理方法 由于现在高考实验题都是 源于教材又高于教材 的创新题 侧重考查学生的综合素质和利用基本原理 方法进行创新的能力 力求达到 只有动手做过实验才能得高分 的实验命题思想 只有切实掌握实验原理和方法 真正理解原理 才能以不变应万变 达到知识迁移和举一反三的效果 所以确立以上重难点 利用插针法测定玻璃的折射率 误差分析 重点难点 珙县第一高级中学校 从知识角度看 1 从能力角度看 2 1 2 三 学情分析 1 学习了光的折射定律 对折射率的计算方法较为熟练 2 会利用数学知识 三角函数 图像 处理数据 1 具有一定的观察 归纳 总结和动手能力 2 具有一定的误差分析和解决问题能力 3 具有一定的知识迁移能力 但能力较弱 珙县第一高级中学校 本节属于实验课 主要采用实验和讲授式的教学方法 通过视频 观察实验过程 总结实验步骤 自己动手实验 了解误差来源 总结注意事项 突破教学重点 通过例题开拓学生的思路 从而培养学生知识迁移的能力 突破教学难点 另外 应用计算机 大屏幕投影等手段 既节约了时间 又提高了效率 物理是以实验为基础的自然科学 实验是探索 物之理 的不可替代的途径 采用观察法 归纳法 通过自己动手实验 发现问题 培养学生的动手能力 增强感性认识 四 教法学法 珙县第一高级中学校 五 教学过程 实验目的 应用光的折射定律测定玻璃的折射率 实验原理 如图1所示 在玻璃砖的上方插两颗大头针P1和P2 在玻璃砖的下方观察时 由于光线的两次折射 P1和P2的虚像将在P1 和P2 的位置 为了确定沿P1 P2方向射入的光线 在玻璃中 的折射光线方向 可在玻璃砖下方插P3和P4两颗大头针 并让它们挡住P1 和P2 在下方观察 可以看到P1 P2 P3 P4在一条直线上 P1 P2的连线与玻璃砖上边缘交点为O P3 P4的连线与玻璃砖上边缘交点为O 连接O O 即是玻璃中的折射光线 测量入射角和折射角 利用折射定律即可得出玻璃的折射率 实验器材 玻璃砖 白纸 泡沫塑料板 图钉 大头针 三角板 量角器 或圆规 珙县第一高级中学校 五 教学过程 实验步骤 1 将白纸用图钉钉在泡沫塑料板上 2 将玻璃砖放在白纸上 借助三角板画出玻璃砖的上 下边界线 3 按图1所示放好玻璃砖后 插上大头针P1 P2 4 在玻璃砖的下放观察P1 P2的像 并用大头针P3挡住它们的像P1 P2 将P3插入白纸 5 再用大头针P4挡住P1 P2 和P3插入白纸 6 取下玻璃砖 用三角板过P1 P2画直线 过P3 P4画直线 分别与玻璃砖的上 下边界线交于O O 点 连接O O 得到玻璃中的折射光线 7 量出入射角和折射角 用折射定律计算玻璃的折射率 8 改变入射角 重复2 7步骤 多测几组 珙县第一高级中学校 五 教学过程 数据处理 1 用量角器量出入射角 1和折射角 2的度数 查出它们的正弦值 并把这些数据填入记录表格里 2 用上述方法分别求出入射角是15 30 45 60 75 时的折射角 查出入射角和折射角的正弦值 记入表格里 3 算出不同入射角时sin 1 sin 2的值 比较一下 看它们是否接近于一个常数 求出几次实验时测得数据的平均值 就是玻璃的折射率 珙县第一高级中学校 五 教学过程 数据处理的其他方法一 1 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 1 CC CO sin 2 DD DO 而CO DO 所以折射率 n1 sin 1 sin 2 CC DD 重复以上实验 求得各次折射率的计算值 然后求其平均值即为玻璃砖折射率的测量值 珙县第一高级中学校 五 教学过程 数据处理的其他方法二 根据折射定律可得n sin 1 sin 2因此有sin 2 1 n sin 1在多次改变入射角 测量相对应的入射角和折射角并计算它们的正弦值的基础上 以sin 1值为横坐标 以sin 2值为纵坐标 建立直角坐标系 如图13 1 19所示 描数据点 过数据点连线得一条过原点的直线 求解图线斜率 设斜率为k 则k 1 n 故玻璃砖折射率n 1 k 珙县第一高级中学校 五 教学过程 注意事项 1 实验中 玻璃砖在纸上的位置不可移动 2 用手拿玻璃砖时 手只能接触玻璃的毛面或棱 不能触摸光洁的光学面 严禁把玻璃砖当尺子画玻璃砖的另一边bb 3 大头针应竖直地插在白纸上 且玻璃砖每一侧的两枚大头针P1与P2间 P3与P4间的距离应大一些 以减小确定光路方向时造成的误差 4 实验时 入射角 1不宜过小 否则会增大测量角度的误差 入射角也不宜过大 因入射角太大时 折射光线太弱 5 为减小实验误差 要改变入射角 重复实验 所以应将每次实验所得的插孔进行编号 以免造成混乱 6 玻璃砖应选用宽度较大的 宜在5cm以上 若宽度太小 则测量误差较大 珙县第一高级中学校 六 作业布置 1 测玻璃的折射率实验中 除了玻璃砖 白纸 量角器和一些作图工具外还需要 A 线光源B 感光纸B 大头针C 分光镜2 实验中下列操作正确的是 A 在白纸上用铅笔紧靠玻璃砖画出玻璃砖界面aa bb B 预先在界面aa 上画好光路P1P2 选定入射角 插好大头针C 在玻璃砖的另一侧观察大头针