2. 学生实验：测定玻璃的折射率优质课教案整理

四川广安代市中学校

测定玻璃的折射率教学设计

邱云

物理是一门以实验为基础的学科，因此，实验教学是物理教学中的一个重要环节。如何在实验教学过程中进行科学探究，调动学生的积极性，让他们主动参与、乐于思考、勤于探究，培养其创新能力，是物理教育工作者一直探索的问题。

一．设计背景：

在新课程改革和素质教育的大环境下，如何让学生走出死学的泥潭，如何培养学生的学习兴趣，发散思维能力，探究能力，创新能力和团队合作意识成为当今教育的重点。

物理实验在很多中学都不被重视，原因一，是由于“惯性”，一直以来都不做实验或者很少做实验；原因二，学校硬件跟不上；原因三，由于旧的观念，应试教育的影响，让人们直观的认为学生只要会做题，能拿高分就达到了目的。

以上种种导致了“高分低能”生的出现，导致了学生“只会做题目，不会动手”，让学生陷入死学习的状态，一味地为了做题而做题，从而脱离了实际，学习没有了积极性和主动性，更何谈创造性。

二．设计意图：

《测定玻璃折射率》这个实验难度适中，在历届高考中也频频出现，但如何在上第一节课时就能让学生对之有较高的兴趣并能较好的掌握呢？又如何在理论课的基础上行之有效的培养学生的各种能力？

本节课采用“小组合作”既调动了学生的积极性，也使学生很好的掌握了本实验的基本原理方法，更重要的是也亲身“体验”了实验过程，达到了意想不到的效果。

本节课设计的难度适用中等基础的学生群体，对于优等生可适当增加课堂容量。

三．设计过程：

授课班级

高二（ 10）班，理科普通班

教学目标 知识目标

1、掌握插针法测折射率的方法

能力目标 提高实验操作能力和数据处理能力

德育目标 1、激发学生对物理实验及物理理论学习的兴趣

2、培养团体协作和共同面对困难的精神

教法

主体引导法，自学辅导法

学法

阅读教材，自主探究，小组合作

教学重点

测定两面平行的玻璃砖的折射率

教学难点

测定玻璃折射率的方法的掌握与能力的培养

[实验目标]

1.通过实验了解平行玻璃砖的光学性质. 2.会用“插针法”测定玻璃砖的折射率．

1．实验原理

用插针法确定光路，

找出与入射光线相应的出射光线，就能在玻璃砖中画出对应的折射光线，从而可以测出一组对应的入射角和折射角，根据折射定律，便可求出玻璃的折射率．

2．实验器材

玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉(3～4枚)、量角器、直尺、铅笔．

3．实验步骤

(1)把白纸用图钉钉在木板上．

(2)沿玻璃砖的一个面画一条直线aa′作为分界面，过aa′上一点O作垂直于aa′的直线NN′作为法线，过O点画一条入射光线AO，使入射角i适当大些．如图1所示．

(3)在AO线上竖直地插两枚大头针P1、P2，在白纸上放上被测玻璃砖，使玻璃砖的一个面与aa′重合．

(4)沿玻璃砖的另一侧面画一条直线bb′. (5)在玻璃砖的bb′一侧白纸上竖直地插一枚大头针P3，调整视线，同时移动大头针P3的位置，当P3恰好能同时挡住玻璃砖aa′一侧所插的大头针P1、P2的像时，把大头针P3插好．

(6)在玻璃砖bb′一侧再竖直地插一枚大头针P4，使P4能挡住P3本身，同时也能挡住P1、P2的像．

(7)记下P3、P4的位置，移去玻璃砖，拔去大头针，过P3、P4连一条直线BO′交bb′于O′点，连接OO′，OO′就是入射光线AO在玻璃砖内的折射光线，折射角为r. (8)用量角器量出入射角i和折射角r的大小．

(9)改变入射角i，重复上面的步骤再做三、四次，量出相应的入射角和折射角．

sin i(10)算出不同入射角时的值，求出几次实验中的平均值就是玻璃的折射率．

sin r4．数据处理

sin i(1)表格法：把上述实验数据分别由n＝计算出n1、n2、n3…，求出平均值即为玻璃砖折射sin r率的测量值．

1 2 3 4 5

(2)图像法：因sin i＝nsin r，所以可把上面的数据以sin r值为纵坐标、以sin i值为横坐标，建立直角坐标系，如图2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n＝k.

(3)单位圆法：过入射点画出玻璃砖界面的法线NN′，以入射点B为圆心，适当长度为半径入射角i 150 300 450 600 750 折射角r 9.80 19.00 27.40 34.40 39.40 sini 0.2588 0.5000 0.7071 0.8660 0.9659 sinr 0.1702 0.3256 0.4602 0.5650 0.6347 折射率n 1.5206 1.5358 1.5365 1.5329 1.5218 1.5295 平均值

画圆，入射光线、折射光线与圆周交于A和C，由点A、C向法线作垂线，分别交法线NN′于A′、C′点，如图3所示．测出垂线的长度AA′和CC′，则玻璃砖的折射率可表示为n＝

5．注意事项

(1)轻拿轻放玻璃砖，手只能接触玻璃砖的毛面或棱，不能触摸光洁的光学面．严禁把玻璃砖当直尺使用．

(2)实验过程中，玻璃砖在纸面上的位置不可移动．

(3)大头针应垂直地插在白纸上。大头针P1与P2、P3与P4的间距要适当地大些，以减小确定光线方向时出现的误差．

(4)实验时入射角不能太小(接近零度)，否则会使测量误差加大；也不能太大(接近90°)，否则会不易观察到P1、P2的像．

（5）.玻璃砖应选用宽度较大的，若宽度太小，则测量误差较大。

活动——思考题

1.测定玻璃折射率需要测量哪几个量?这些量是怎样测量出来的? 2.用插针法测定玻璃的折射率，哪些针是在放玻璃砖之前就插上了的?哪些是放玻璃砖之后插上的?四个针各怎样定位?针应当插直还是插歪?为了减少误差，第三个针和第四个针的距离应当大些还是小些? 3.在白纸上记录玻璃砖的两个表面位置的直线，哪条线是放玻璃砖前画上的?哪条线是在放玻璃砖后画上的?画第二条线用粗铅笔好还是细铅笔好?为什么?如果这条线画得不很靠近玻璃砖，对测量结果有什么影响? 例

在用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′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图5①、②和③所示，其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖．他们的其他操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图，则：

AA′. CC′

甲同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．

乙同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)．

丙同学测得的折射率与真实值相比________________________________________________．

4.没有量角器和三角函数表，怎样从插针法所得的图测量和计算出玻璃的折射率?只有圆规和刻度尺时怎样?只有刻度尺时又怎样? 5.用插针法测量折射率时，如果玻璃砖的两个表面不平行对测量结果有什么影响?用棱镜测量是不是可以?用半圆玻璃砖是不是可以?用棱镜或半圆玻璃砖测量与用两面平行玻璃砖测量的原理和方法有什么异同? 例．用三棱镜做测定玻璃的折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插入两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P1、P2的像和P3，在白纸上标出大头针的位置和三棱镜轮廓，如图所示．

图

(1)在本题的图上画出所需的光路．

(2)为了测出玻璃棱镜的折射率，需要测量的量是_________________，在图上标出它们．

(3)计算折射率的公式是n＝________. 解析

(1)光路图如图所示，画出通过P1、P2的入射光线，交AC于O，画出通过P3、P4的出射光线交AB于O′，连接OO′，则光线OO′就是入射光线P1P2在三棱镜中的折射光线．

(2)在所画的图上画出虚线部分，并注明入射角θ1和折射角θ2，用量角器量出θ1和θ2(或用直尺测出线段EF、OE、GH、OG的长度)．

EFOEEF·sin θ1EFGHOG(3)n＝(或因为sin θ1＝，sin θ2＝，则n＝＝)．

sin θ2OEOGGHOE·GHOG

6.怎样测量液体介质的折射率? 测量玻璃折射率的方法还有那些方法

教学反思

本节课大胆创新，颠覆了常规的教学方式，体现了学生为主体，把课堂交还给学生的新课程理念。

本节课采用“小组合作”调动起了学生的学习积极性，并培养了学生在学习过程中发现问题和解决问题的能力，学生的思维严谨性也能相应得到提高。

在授课过程中，课堂气氛活跃，互动效果好，学习掌握知识的程度高，目前得到了所有学生的一致好评。