2. 学生实验：测定玻璃的折射率课堂实录

探究玻璃折射率的测量方法及应用

授课人：何

强 授课班级：高19级19班

一、探究目标

（一）知识目标：1、了解光的折射现象，掌握光从空气射入水或者其他介质中的偏折规律；

2、掌握测量玻璃折射率的原理及方法

3、掌握实验的多种数据处理方法

4、通过实验进一步学习折射定律，并理解折射率

（二）能力目标：1、通过观察，认识折射现象，体验由折射引起的错觉

2、锻炼学生灵活多变的解题习惯

（三）情感目标：初步领略折射现象的美妙，获得对自然现象的热爱、亲近的情感

二、探究重难点：1、测定玻璃折射率的原理和方法

2、如何准确的确定折射光线的方向

三、探究过程（新课教学）

因为对于折射率的测量原理和方法在以前的作业过程当中出现过，学生对本实验的目的，原理和实验方法基本清楚，所以，本节课的教学方式我设定为在给出实验目的和原理、方法的基础上，让学生进行开放式实验，自己在实验中具体来体会合理的实验步骤，实验中应该注意的问题，实验数据处理等等方面，等学生完成实验以后，在选择部分同学分享自己的实验经验和数据处理的方法。鉴于此，我的教学过程安排如下：

（一）幻灯片投影出本实验的目的和原理

实验目的：探究玻璃折射率的测量方法并应用

实验原理：根据光路找出入射光线以及对应的折射光线，确定入射角和折射角的正弦值，再利用nsin1可以计算出sin2玻璃的折射率。

（二）开放性学生实验

给出必要的实验器材，让学生进行协作实验，并要求学生注意或完成以下事项：

1、对光学仪器要注意正确使用；

2、选择合适的数据处理方法，得出实验结论；

3、梳理出清晰完整的实验步骤；

4、提炼出本实验的注意事项；

5、规范作图

（三）学生展示：抽取部分完成较好的学生在讲台上分享自己的实验心得，强调自己的数据处理方法、实验步骤和实验中的注意事项

（四）总结实验步骤：

1、固定（用图钉固定白纸在木板上）

2、做好准备工作（画好玻璃砖的两个界面，作出入射光线和法线，并放好玻璃砖）

3、插针法找出出射光线并作出光路图，标出入射角和折射角

4、数据处理算出玻璃砖的折射率，重复几次求出平均值

（五）强调几种常见的有效的数据处理方法

1、单位圆法：在找到入射光线和折射光线以后,以入射点O为圆点,以任意长为半径画图,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sinα=CCDDCCsin,sinβ=,而CO=DO,所以折射率n=

=. CODODDsin2、辅助线段法：如图所示，作出辅助线AB垂直于OB，再作出

辅助线CD垂直于OD，用刻度尺量出OA、AB、OD、CD的长度，

sin1ABCD、sin2，可以求出玻璃砖的折射率。

OAOC（六）总结本实验的注意事项：

1、玻璃砖要选用宽度较大的，宜在5cm以上，若宽度过小，则

测量折射角度数的相对误差增大

2、入射角应在15o----75o范围内取值，若入射角过大，则由大头

针射入玻璃的光线量减少，即反射光增强，折射光减弱，且色散较严重，

不利于瞄准；若入射角过小，折射角将更小，测量误差更大，因此画入射光线AB时，要使入射角适中。

3、实验时，应尽可能将大头针竖直插在纸上，且P1和P2之间、P3和P4之间、P2与O、P3与O′之间距离要稍大一些．

4、操作时，手不能触摸玻璃砖的光洁光学面，更不能把玻璃砖界面当尺子画界线．

5、实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变．

四、拓展：对于非平行板玻璃砖应该怎样测量？

要求学生讨论并回答

结论：无论什么形状的玻璃砖都可以采用插针法找出光路，对折射率进行测量

五、随堂例题

例：如图甲所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉O为直线AO与aa′固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa′和bb′。的交点。在直线OA上竖直地插上P1、P2两枚大头针。

（1）该同学接下来要完成的必要步骤有

BD

。

A．插上大头针P3，使P3仅挡住P2的像

B．插上大头针P3，使P3挡住P1的像和P2的像

C．插上大头针P4，使P4仅挡住P3 D．插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像

（2）过P3、P4作直线交bb′于O′，过O′作垂直于bb′的直线NN′，连接OO′。测量图甲中角

α和β的大小。则玻璃砖的折射率n=

sin

。

sin（3）甲同学在纸上确定玻璃砖的另一个界面bb′时，不自觉地碰了玻璃砖使它向aa′方向平移了少许，其他操作正确，如图（甲）所示.则他测出的折射率值将__不变____（选填“偏大”“偏小”或“不变”）；

（4）乙同学在画界面时，不自觉地将两界面aa′,bb′间距离画得比玻璃砖宽度大些，如图（乙）所示.则他测得的折射率___偏小___（选填“偏大”“偏小”或“不变”）.

六、【课堂小结】

问题1：实验原理和步骤是什么？

问题2：本实验的误差来源可能有哪些？

问题3：如何测定非长方形玻璃砖的折射率？

【板书设计】

探究玻璃折射率的测量方法及应用

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