教科2003课标版《2.学生实验：测定玻璃的折射率》优质课教案设计

教科2003课标版《2.学生实验：测定玻璃的折射率》教案优质课下载

玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、三角板(或直尺)、铅笔．

四、实验步骤

1．用图钉把白纸固定在木板上．

2．在白纸上画一条直线aa′代表两种介质的界面，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．把长方形的玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边跟aa′对齐，并画出玻璃砖的另一长边bb′.

4．在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1、P2.

5．在玻璃砖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的像挡住；再在bb′一侧插上两枚大头针P3、P4，使P3能挡住P1、P2的像，P4能挡住P1、P2的像及P3本身．

6．移去玻璃砖，在拔掉P1、P2、P3、P4的同时分别记下它们的位置．过P3、P4作直线O′B交bb′于O′，连结O、O′，OO′就是玻璃砖内折射光线的方向,∠AON为入射角θ1，∠O′ON′为折射角θ2.

7．用量角器量出入射角θ1和折射角θ2的度数，查出它们的正弦值，并把这些数据填入记录表格里．

8．用上述方法分别求出入射角是15°、30°、45°、60°、75°时的折射角，查出入射角和折射角的正弦值，记入表格里．

9．算出不同入射角时 eq ﹨f(sinθ1,sinθ2) 的值，比较一下，看它们是否接近于一个常数，求出几次实验时测得数据的平均值，就是玻璃的折射率．

一、数据处理的其他方法

1．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13－1－18所示．

由于sinθ1＝ eq ﹨f(CC′,CO) ，sinθ2＝ eq ﹨f(DD′,DO) .

而CO＝DO，所以折射率：n1＝ eq ﹨f(sinθ1,sinθ2) ＝ eq ﹨f(CC′,DD′) .

重复以上实验，求得各次折射率的计算值，然后求其平均值即为玻璃砖折射率的测量值．

2．根据折射定律可得n＝ eq ﹨f(sinθ1,sinθ2) ，因此有sinθ2＝ eq ﹨f(1,n) sinθ1.在多次改变入射角、测量相对应的入射角和折射角并计算它们的正弦值的基础上，以sinθ1值为横坐标、以sinθ2值为纵坐标，建立直角坐标系，如图13－1－19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k＝ eq ﹨f(1,n) ，故玻璃砖折射率n＝ eq ﹨f(1,k) .

二、注意事项

1．实验中，玻璃砖在纸上的位置不可移动．

2．用手拿玻璃砖时,手只能接触玻璃的毛面或棱，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′.

3．大头针应竖直地插在白纸上，且玻璃砖每一侧的两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距离应大一些，以减小确定光路方向时造成的误差．

4．实验时，入射角θ1不宜过小，否则会增大测量角度的误差；入射角也不宜过大，因入射角太大时，折射光线太弱．

5．为减小实验误差，要改变入射角，重复实验,所以应将每次实验所得的插孔进行编号,以免造成混乱．

6．玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5 cm以上，若宽度太小，则测量误差较大．

练习1.用三棱镜做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚大头针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P3和P1、P2的像，在纸上标出大头针位置和三棱镜轮廓，如图13－1－20所示．