人教版高中物理选修3-4第四章第2节《学生实验测定玻璃的折射率》教案

1、实验测定玻的折射率案学教单科：中物理 师：位：c rc r实验：测玻璃的折射教目、通过分析回到实验前的七个问题，理解测定玻璃的折射率的原理，并培养学生的验 设计能力、通过学会测定玻璃砖在折射率，培养学生的动手实验能力。重难重点：测定玻璃折射率的原理与方法难点：如何准确的确定折射光线的传播方向设思学生在上一节课已经学习了光的折射定律通过让学生亲自动手设计实验来测定玻 璃的折射率，可以深化学生对折射定律的理解和认识，同时也进一步培养了学生的创新思维， 提高了学生分析问题、解决问题的能力。教资 多体课件；实验器材：一块两面平行的玻璃砖，白纸，木板，大头针4 枚 量角器（或圆规、三角板尺教设【课堂引入

2、】问：何通过实验来测定介质的折射率？今天这节课我们一起来测定玻璃的折射率。【课堂学习】学活一试操前思问 1：所学知识中，能够用于计算折射率的知识有哪些？它们分别是定义式 决式 全射临界角计算式sini问 2：实验内若要测定，式为什么？ v sin应该选定义式。因为光速太大，在实验室内不便于测量。光线在经过长方形在玻璃砖时， 不会发生全反射现象。问 3：如何够在自然光的条件下获条入射光线和折射光线？ 并且确定的方向？ 利用光的直线传播原理果几个物体在同一条光线上着的传播方向看去后一个物体会挡住前一个物体发出的光线例平时做广播操时把队伍排成一条直线如图利 平行玻璃砖对光路的侧移，用插针法找出入射光

3、线 AO 对应的出射光线 OB,从而确定出射点 那么就是折射光线。问 4：本试的实验原理是什么？如图所示，要确定通过玻璃的 折光线，是通过插针法找出跟入射光线 OA 对应的出射 光线 OB，就能求出折射光线 OO和折射角 再根据折射定律就可计算出玻璃的折射率1 3 3 1 4 4 3 1 2 3 3 1 3 3 1 4 4 3 1 2 3 3 1 3 3 n=sini问 5：需要到哪些实验器材？长方体型玻璃砖；白纸；木板；大头钉；图钉；三角板；量角器；铅笔问 6：如何排实验步骤？-让学生在小组内自己讨论实验骤过课短片来学习下面在实验步骤- （1把白纸用图钉钉在木板.（2在白纸上画一条直线 aa

4、作界面，画一条线段 AO 作入射光线，并过 点出 界面 aa的法线 NN.（3）把长方形的玻璃砖在白纸上，使它的一个长边a对并画出玻璃砖的另一个 长边 （4在 AO 线上竖直地插上两枚大头针 P 、 .（5在玻璃砖的 一竖直地插上大头针 P 时用眼睛观察调整视线要使 能同时挡 住 P 和 的像.（6同样地在玻璃砖的 bb一再竖直地插上大头针 时使 能挡住 本身和 P 、 的（7记下 ，P 的位置，移去玻璃砖和大头针，过 P P 引直线 B 与 bb交 点， 连结 OO，就玻璃砖内的折射光线的方入射角 i=AON，折射角 r=.（8用量角器量出入射角 i 折射角 r 的数（9从三角函数表中查出入

5、射角和折射角的正弦值，记入自己设计的表格.（10用上面的方法分别求出入射角是 、30、4560 75的折射角，查出入射 角和折射角的正弦值，把这些数据也记在表格.（11）算出不同入射角时sini的值.比较一下 ，看它们是否接近一个数，求出几次实验中测的sini的平均值，就是玻璃的折射率问 7：实验有哪些值得注意的事项？插针 P 与 P ,P 与 P 的距要适当地大些不要靠得太选择玻璃砖时其宽度宜大这 样可减小确定光路方向时出现的误提高测量的准确另外,针要竖入射角能太(接近零,不能太接近 最好选在 到 之间因为入射角太 小时折射角就更测量的相对误差增大而入射角太大导致反射光太强,折射光太弱,易观

6、 察,很难确定 ,P 的位.1 2 1 2 1 2 11 2 1 2 1 2 1如果插 ,P 的入射光线的折射光线射向玻璃砖右且入射角又大于一数会出现 隔着玻璃砖沿 ,P 的向观察不到 P ,P 两针的情,此时的光路图如图所遇到这种情, 可将玻璃砖沿 aa界面向右平.学活二动操实，定方玻砖折率 学活三试后再考问 1：数据理还可以有其它方法吗？此实验是通过测量入射角和折射角,后查数学用表找出入射角和折射角的正弦值 再代入 12中求出玻璃的折射率 运用此法之外还可运用以下处理数据的方.)单位圆 :在到入射光线和折射光线以,以入射点 为 点,以任意长为半径分别与 AO 交 点与 或 的长线) 交于

7、D 点过 C,D 两点分别向 NN作线交 NN于 C,D用直尺量出CC和 DD的长如图所示由于 sin= DD sin ,sin= , CO=DO,所以折射率 n= = CO DO sin DD重复以上实求得各次折射率计算然后求出平均值即为璃砖折射率的测量.(2)图法根据折射定律可得sin1sin2因此有： =1nsin .可利用 sin sin 图处理数据：如图所示，可得到一条过原点的直线，求解图线的斜率，设斜率为 k, k=1n，故玻璃的折射率 1k3 1 2 1 3 3 1 4 3 3 1 2 1 3 3 1 4 3 23 1 2问 2：本实的误差来源可能有哪些？（1插针时 、 位置不准

8、确造成光路确定不准.（2在确定 bb时玻璃砖发生移（3）测入射角、折射角存在偶然误为尽减小实验误差，在插针时透过玻璃砖观 察大头针 P 的，调整视线方向，直到 P 挡 P 的再在观察的这一侧插两枚大头 、 ， 挡住 P 、 的像，P 挡 及 P 、 的像，记下 P 、P 的位.课练：在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、与玻璃砖位置关系分别如图，、和所示 其中甲、丙两同学用是矩形玻 璃砖乙同学用的是梯形玻璃砖.们的其他操作均正确,均以 aa、bb为界面画光路.则甲.乙丙三位同学测得的折射率与真实值相比分别为 、 、 (填“偏大小或 “不变”解析图示利用插针

9、法确定的入射角不受影响得的折射角比真值偏小， 所以测得的折射率偏.（2如图右所示，乙同学利用插针法确定入射光线、折射光线后，测得的入射角不受影 响，但测得的折射角比真实的折射角偏大，因此测得的折射率偏答案：偏小，不变，三种皆有可能学活四测非方玻砖折率问 1：如果们没有长方形玻璃砖，还能完成本实验吗？如果没有两面平行的玻璃砖使用三棱,半圆形玻璃砖等也能测出这些形状玻璃的折射.仍然采用插针法,三棱镜为例可以按如图所示确定入射光线 AO,出射光线 B, OO为射sin光线用量角器量出 , ,可求出折射率 .sin1 31 3 1 2 1 【堂小】问 1实验理和步是什么？问 2本实的误差源可能有哪些？

10、问 3如何定非长形玻璃砖的折射率？【板书设计】测定玻璃的折射率一、实验原理：折射定律二、实验步骤三、数据处理的方法四、误差分析课反测定玻的折射率时，为了减小实验误差，应该注意的( ) A玻璃砖的宽度宜大些B入射角应尽量小些C头针应垂直地插在纸面上D头 P 及 P 、 之间的距离应适当大些某同学测定玻璃折射率实验,他测得的多组入射角 与折射角 作 sin 图如图所.下判断中哪些是正确的 ( )A他做实验时，研究的是光线从空气射入玻璃的折射现象 B玻璃的折射率为 0.67C璃的折射率为 1.5D璃界角的正弦值为 0.67 在定玻璃的折射率实验中，所用玻璃砖的两表面 aa和bb不行，如图所示，所测得

11、的折射率 )A偏大C变B小 D无确定在“测玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作插好 了 大头针，3 1 3 1 1 在图中画出完整的光路图； 对画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射 率 保留 3 位效数) 为观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了两 次实验，经正确操作插好了 8 枚头针，如图乙所示。图 中 和 P2 是同一入射光线上的两枚大头针对应出射 光线上的两枚大头针是 P3 和_(填“”或“B”参考答案：、ACD 、ACD 3、 、（1略 （）课测（3）如图所用底面是半圆形的玻璃砖做测定玻璃折射率的实验在白纸上画直角坐标系 xOy,玻璃砖 M 在白纸上底面的圆心在 点，

12、直边与 x 轴.OA 是在纸上的直线， 能住 、P 的像 是直线 与 y 轴方向的夹角是直线 OP3 与 y 轴方向的夹角.出角 和 ，可求得玻璃的折射率.知该玻璃砖的折射率在 1.8 之，以下作正确的是( )A.让 让 =60C.让 D.使 P 、P 间距离适当大一些在做测定玻璃的折射的实验时，某同学为了避免笔尖接触玻璃 砖表面，画出的两条直线 b和 d都比玻璃砖的实验侧面向外平移了一 些（如图所示他作都正，画出光路图时他也以 ab和 cd直为 标准找出两个交点 、，连成折射光线 OO以再进行测量和计算，他 测出的玻璃折射率 n 值将_.如图所是一透明的圆柱体，其半径为 R.现测其折射率，某

13、同 学利用玩具激光器等器材，仅用量角器测量入射角，就计算出了它的折1 1 3 3 1 1 1 3 3 1 23 3 射率他的主要实验步骤如下，请将操作步骤 C 补充完整，并在图中作出光路图，写出折射率 的表达式.用规在白纸上画半径为 的，并画出一条直径 ；透的柱体放在白纸上，使其边缘与半径为 R 的重合；C.让激光束平行 AB 射圆体，调整入射光线的入射点，；记入射点，画出入射角；E.用量角器测量入射角 折射率的表达式_.学校开研究性学习某研究小组的同学根据所学的光学知识设了一个测量液体折 射率的仪器.图所示在一个圆盘上过其圆心 两条互相垂直的直线 BC在径 OA 上，垂直盘面插上两枚大头针 P ，保持位置不每次测量时让盘的下半部分竖直进入 液体中，而且总使得液面与直径 相EF 作为界面的法线，而后在图中右上方区观察 、P 的像，并在圆周上插上大头针