2. 学生实验：测定玻璃的折射率优秀教学设计

实验：测定玻璃的折射率

教学目标：

一、知识与技能：

1．通过实验使学生加深对光的折射率、折射定律的理解。

2．学会测定玻璃的折射率的方法。

二、过程与方法

1．通过对玻璃折射率的测定，使学生学会探究的科学思路和方法。

2．通过设计实验方案，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。

3．通过研究计算玻璃折射率的方法，培养学生应用数学知识解决物理问题的能力。

三、情感态度价值观

1．通过探究的过程培养学生的创新精神和实践能力。

2．培养学生理论联系实际、实事求是的科学态度和人生观。

教学重点：

1．学会测定玻璃折射率的方法

2．培养学生自主探究的能力

教学难点：实验方案的设计

【实验目的】

测定玻璃的折射率

【实验原理】

如图所示，当光线AO以一定入射角穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线的O'B，从而确定折射光线OO'。

方法一：测出入射角i和折射角r，根据

可算出玻璃的折射率。

方法二：如图所示，以O为圆心，作圆与OA、OO’分别交于P、Q点，过P、Q点分别作

法线NN’的垂线，垂足分别为P’、Q’，测量出PP’和QQ’的长度，则玻璃的折射率n=

。

【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），刻度尺

【实验步骤】

1、用图钉把白纸固定在木板上。

2、在白纸上画一直线aa′作为界面，过aa′上的一点O画出界面的法线N’N，并画一条线段AO作为入射光线。

3、把长方形玻璃砖放在白纸上，并使其长边与aa’重合再画出玻璃的另一边bb′。

4、在线段AO上竖直地插上两枚大头钉P1、P2。

5、从玻璃砖bb′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的像档住；再在bb’一侧插上两枚大钉P3、P4，使P3能档住P1、P2的像，P4能档住P1、P2的像及P3本身。

6、移去玻璃砖，在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记下它的位置，过P3、P4作直线O′B交bb′于O′。连接O、O′，OO′就是玻璃砖内折射光线的方向。∠AON为入射角，∠O′ON′为折射角。

2、

用量角器量出入射角和折射角的度数。查出它们的正弦值，并把这些数据填入记录表格18-1里。

3、

用上述方法分别求出入射角是200、300、450、600和700时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，

记入表格里。

4、

算出不同入射角时得的sini的值，比较一下，看它们是否接近一个常数。求出几次实验测sinrsini的平均

sinr值，这就是这块玻璃的折射率。

10、用方法二，测出不同入射角时的PP′和QQ′的长度，记录在表中，计算出玻璃的折射率，并求平均值。

【注意事项】

1、轻拿轻放玻璃砖时，手只能接触玻璃砖的毛面或棱，不能触摸光洁的光学面。严禁把玻璃砖当尺子画玻璃砖的另一边bb′。

2、实验过程中，玻璃砖在纸面上的位置不可移动。

3、插针P1与P2、P3与P4的间距要适当地大些，以减小确定光路方向时出现的误差。

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900），否则会使实验中不易观察到P1、P2的像。

2、

本实验中如果采用的不是两面平行到璃砖，如采用三棱镜，半圆形玻璃砖，只是出射光和入射光不平行，但一样能测出折射率。

【数据的记录与处理】

表18-1

1 2 3 4 5 入射角i

折射角r

sini

sinr

表18－2

1 2 3 4 5

【问题与讨论】

1．实验过程中，玻璃砖在纸面上的位置不可移动，为什么？

2．在用方法二时，如果没有圆规，能否用三角板和刻度尺测出折射率？

3．本实验中如果采用的不是两面平行玻璃砖，如采用三棱镜，半圆形玻璃砖等，能否测出它们的折射率？

PP’

QQ’

n

n的平均值

n

n的平均值