高中物理选择性必修一优质课公开课导学案4.2.doc

2．实验：测定玻璃的折射率

课标要求

1.能制订测量玻璃折射率的实验方案，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．

思维导图

必备知识·自主学习——突出基础性素养夯基

一、实验目的

测定玻璃的折射率．

二、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r，根据折射定律计算出玻璃的折射率n＝sini

三、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．

四、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．把矩形玻璃砖放在白纸上，使它的一条长边与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的像挡住．

4．再在观察的这一侧先后竖直地插上两枚大头针G3、G4，用G3挡住G1、G2的像，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光线．连接BC，BC就是折射光线在玻璃砖内的路径．

6．用量角器测出入射角i和折射角r，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．

五、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＝sini

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sini＝CCCO，sinr＝DDDO，而CO＝DO，所以折射率：n1＝

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．

2．图像法：求出多组对应的入射角与折射角的正弦值，作出sini－sinr图像，由n＝sini

六、注意事项

1．实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，同侧两针之间的距离要稍大些．

2．入射角应适当大些，以减小测量角度的误差，但也不宜太大，入射角太大，在玻璃砖的另一侧会看不清大头针的像．

3．操作时不要用手触摸玻璃砖的光滑光学面，更不能把玻璃砖界面当尺子画界线．

4．在实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变．

5．玻璃砖应选择宽度较大的，一般要求在5cm以上，若宽度太小，则测量误差较大．

6．入射点应尽量靠近玻璃砖上界面的左侧，使之在玻璃砖的另一侧能够找到对应的出射光线．

[导学1]

用截面为三角形或其他形状的也能完成测量折射率的实验，基本原理相同．

[导学2]

用单位圆法处理数据时，实验器材中的量角器应换成圆规．

[导学3]

大头针G2、G3应靠近玻璃砖，同侧两针之间的距离稍大些，可使实验作图误差更小．

关键能力·合作探究——突出综合性素养形成

探究点一实验原理和操作

典例示范

例1“测定玻璃的折射率”实验中，在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针A、B，在另一侧再竖直插两个大头针C、D.

(1)在插入第四个大头针D时，要使它________．

(2)在图上画出光传播的光路．

(3)为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是________(在图上标出它们)．

素养训练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．

探究点二数据处理和误差分析

典例示范

例2在利用“插针法”测定玻璃的折射率实验中．

(1)下列操作可以减小实验误差的是________．

A．P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些

B．入射角适当小些

C．入射角适当大些

D．若有几块厚度不同的玻璃砖，应选用厚度较小的

(2)正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图所示，此玻璃的折射率计算式n＝________(用图中的α、β表示)

(3)实验小组内的两位学生在实验中

①第一位学生在纸上正确画出了玻璃砖的两个折射面aa′和bb′.因不慎碰动了玻璃砖，使它向