2. 学生实验：测定玻璃的折射率教学设计及教案分析

《测定玻璃的折射率》教学设计

唐山市丰南区第一中学

孙凤娇

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教学目标：

知识与技能：掌握折射定律的内容；理解折射率的意义；理解实验原理插针法。

过程与方法：理解实验的步骤并熟练操作；学会数据处理的方法。

情感态度与价值观：从理性上进一步理解折射定律，养成定量分析物理现象的习惯。

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教材分析：本节内容选自人教版选修3-4第十三章第一节《光的反射和折射》，教材的编排是在学习了折射定律和介质的折射率后安排的，属于学生实验中的的测量型实验。

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学情分析：高二的学生理解能力已经很强，能够理解本实验中所用到的插针法，实验过程不复杂，对学生的动手能力要求不高，但要求学生有耐心并且细心。

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教学重、难点：

重点：折射定律的内容n难点：实验步骤

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教学过程

1、导入：复习折射定律

（师）：同学们，我们上节课学了折射定律，我们一起来回忆一下：折射光线与入射光线、法线处在同一平面内；折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比，即nsin1；插针法原理

sin2sin1。其中，比例常数n叫做折射率，我们这节课就通过实验的方法sin2来测定玻璃砖的折射率。

2、实验目的：测定玻璃砖的折射率。

（师）：根据公式，要求出折射率n，我们就应该想办法测出入射角与折射角。为了测出入射角和折射角我们应该画出折射的光路。但是，我们是用眼睛观察到的折射现象，怎么才能把眼睛所见变成纸上的便于测量的光路图呢？我们知道，要想确定一条直线，必须找到两个点才能确定一条直线。

3、实验原理：如右图所示，当光线AO以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光

线O′B，从而求出折射光线OO′和折射角θ2，再根据n（师）：根据原理，我们一起来找一下所需要的实验器材。

sin1，算出玻璃的折射率。

sin24、实验器材：玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、直尺、铅笔。

（师）：那我们就开始动手实验，老师先演示一遍，之后同学们自己动手。

5、实验步骤：（边演示边讲解）

1）、把白纸铺在木板上，将四个角用图钉固定。

2）、在白纸上画一条直线aa′作为界面，过aa′上的一点O画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为入射光线。

3）、把玻璃砖放在白纸上，并使其长边与aa′重合，再用直尺画出玻璃砖的另一边bb′。

4）、在直线AO上竖直的插上两枚大头针P1、P2。

5）、从玻璃砖一侧透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线的方向直到P1的像被P2的像挡住。再在bb’一侧插上两根大头针P3、P4，使P3能挡住P1、P2的像，P4能挡住P3本身及P1、P2的像。

（播放PPT展示一下图片，方便同学观察演示）

6）、移去玻璃砖，再拔掉P1P2P3P4的同时记下他们的位置，过P3P4作直线O′B交bb′于O′，连接OO′,OO′就是玻璃砖内内折射光线的方向。

角ANO为入射角，角O′ON′为折射角。

7）、改变入射角，重复实验。

（师）：为了减小实验误差，我们应该多次测量去的平均值。我们测得三组数据之后，自己设计表格记录，也可以参考老师给大家的这个表格。在取入射角时，大家不妨取一些特殊角，方便求正弦值。

6、数据记录

入射角θ1

1

2

3

折射角θ2

Sinθ1

Sinθ2

n= sinθ1/sinθ2

（师）：请大家动手实验，并将数据填到表格里，大家做实验时想一想需要注意哪些事项

7、注意事项

①玻璃砖要厚；

②入射角应在30°到60°之间；

③大头针的间距应较大些；

④玻璃砖的折射面要画准；

⑤大头针要插得竖直。

8、学生实验：老师分组指导

（师）：我们每个小组得到三组数据之后，就该进行数据处理。大家思考，我们可以通过什么方法得到折射率n 9、数据处理：

1）、计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sinθ1和sinθ2.算出不同入射角时的sin1，并取平均值。

sin222）、图象法：改变不同的入射角sinθ1，测出不同的折射角θ2，作sinθ1-sinθ图象，由nsin1可知图像应为直线，其斜率为折射率。

sin23）单位元法：略

（师）：通过我们的计算，大家得到玻璃的折射率稍有不同，和标准值也有些出入。但是在误差允许的范围内，我们自己测量出了玻璃砖的折射率。那请同学们思考，我们的误差主要来源于哪里？

10、误差及分析

①入射光线、出射光线确定的准确性，要求入射侧、出射侧所插两枚大头针间距宜大点。

②测量入射角与折射角时的相对误差，故入射角不宜过小。入射角也不宜过大，过大则反射光较强，出射光较弱。

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板书设计：

测定玻璃的折射率

一、目的：测定玻璃的折射率

二、原理：nsin1；插针法

sin2

三、器材：玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、直尺、铅笔。

四、步骤：

五、数据记录：

六、数据处理：计算法、图象法