第4章 第2节　科学测量玻璃的折射率（课件 学案）高中物理 鲁科版（2019）选择性必修 第一册

(课件网) 科学测量：玻璃的折射率(实验课———基于经典科学探究) 第 2 节 实验准备———原理、器材和装置 实验操作———过程、细节和反思 01 02 CONTENTS 目录 实验考法———基础、变通和创新 训练评价———巩固、迁移和发展 03 04 实验准备———原理、器材和装置 一、实验装置 二、实验原理 当光从空气射入玻璃时，根据折射定律=n，测出入射角i和折射角r，就可计算出玻璃的折射率。 如图所示，透过玻璃砖观察大头针P1、P2，调整视线方向，直到P2的像挡住P1的像。再在观察者同一侧依次插入大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像。这样，P1、P2以及P3、P4的连线分别代表入射光和经玻璃砖折射后射出的光，由此便可画出光路图并测出入射角和折射角。 实验操作———过程、细节和反思 一、实验步骤 1.把白纸固定在木板上，再将玻璃砖放在白纸上。用铅笔描出界面aa'、bb'，利用两枚大头针确定入射光的方向。 2.用两枚大头针在玻璃砖的另一侧确定出射光的方向。 3.取走玻璃砖，根据入射光和出射光的方向确定入射点O和出射点E，连接OE即为玻璃砖内部的折射光，画出过入射点O的法线NN'。 4.根据画出的光路图测量入射角i、折射角r，填入设计的表格中。计算玻璃的折射率n=。 5.重复以上实验步骤多次，最后求出玻璃折射率的平均值。 二、数据处理 1.平均值法 算出不同入射角时的比值 ，最后求出在几次实验中所测 的平均值，即为玻璃砖的折射率。 2.图像法 以sin i值为横坐标、sin r值为纵坐标，建立直角坐标系，如图所示。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k，则k==，故玻璃砖折射率n=。 3.作图法 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，如图所示。由于sin i=，sin r=，且CO=DO，所以折射率n==。 1.利用“插针法”能否测定三棱镜(如图)的折射率呢 关键点反思 提示：可以。 2.为减小测量误差，选择玻璃砖时，宽度宜大些还是小些 为什么 提示：大些。因为玻璃砖宽度大些可以减小角度的测量误差。 3.为了减小测量误差，对入射角i有什么要求 提示：入射角i要适中，不要太小，否则折射角r也太小，用量角器测量角度时，相对误差较大。 实验考法———基础、变通和创新 [例1]　在“测量玻璃的折射率”的实验中： (1)操作步骤如下： ①先在白纸上画出一条直线aa'代表两种介质的界面，过aa'上的O点画出界面的法线NN'，并画一条线段AO作为入射光线。 ②把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa'对齐。 考法(一)　实验基本操作 ③在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像。调整视线方向，直到P1的像被P2的像挡住。再在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，记下P3、P4的位置。 ④移去大头针和玻璃砖，连接P3、P4作为折射光线，测量出入射角θ1与折射角θ2，填入表格中。 上述操作步骤中存在严重的缺漏，应做的补充是_____。 步骤②中应在白纸上画出玻璃砖的另一长边bb'；步骤④中应通过P3、P4的连线与bb'的交点，作出玻璃砖中的折射光线 [解析]　本实验用插针法测量玻璃的折射率，实验原理是折射定律，操作步骤中存在严重的缺漏，应做的补充是：步骤②中，把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa'对齐，应在白纸上画出玻璃砖的另一长边bb'，作为玻璃砖与空气的下边界；步骤④中，连接P3、P4作为出射光线，还应作出玻璃砖中的折射光线，故应通过P3、P4的连线与bb'的交点，作出玻璃砖中的折射光线。 (2)实验 ... ...