第54讲-实验、探究-测定玻璃的折射率教案-新人教版选修3-4.doc

(完整word)第54讲 实验、探究 测定玻璃的折射率教案 新人教版选修3-4第54讲实验、探究:测定玻璃的折射率考情 剖析（注：考纲要求及变化中代表了解和认识,代表理解和应用；命题难度中的A代表容易,B代表中等,C代表难）考查内容考纲要求及变化考查年份考查形式考查详情考试层级命题难度测定玻璃的折射率（实验、探究)12年填空考查“测定玻璃的折射率”的实验原理及数据处理次重点B小结及预测1.小结：测定玻璃的折射率实验以填空题的形式进行考查，考查实验原理及数据处理2预测：仅在12年考查过,但仍然不能排除14年仍会考查的可能性3复习建议：建议复习时全面理解光的折射及反射定律和了解此实验的实验原理、实验内容、注意事项以及误差分析等. 知识 整合实验目的1理解用插针法测定玻璃折射率的原理；2学会测定玻璃的折射率的实验方法实验器材玻璃砖、白纸、木板、大头针(四枚）、图钉(四枚）、量角器、三角板(或直尺）、铅笔实验原理用插针法确定光路，找出跟_线相对应的_线；用量角器测出入射角i和折射角r；根据折射定律计算出玻璃的折射率n实验步骤1把白纸用图钉钉在木板上；2在白纸上画一条直线aa作为界面,画一条线段AO作为_光线，并过O点画出界面aa的法线NN，如图所示；3把长方形的玻璃砖放在白纸上,使它的一个边跟aa对齐，并画出玻璃砖的另一个边bb；4在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1和P2;5在玻璃砖的bb一侧竖直地插上大头针P3,用眼睛观察，调整视线，要使P3能同时挡住_和_的像；6同样地在玻璃砖的bb一侧再竖直地插上大头针P4,使P4能挡住P3_和P1和P2的像；7记下P3和P4的位置,移去玻璃砖和大头针，过P3和P4作直线OB与bb交于O,连接OO,OO就是玻璃砖内的_光线，入射角iNOA，折射角rOON；8用量角器量出入射角和折射角的度数；9从三角函数表中查出入射角和折射角的正弦值，记入自己设计的表格里；10用上面的方法分别求出入射角是30、45、60时的折射角,查出入射角iNOA和折射角rOON的正弦值;11算出不同入射角时的值比较一下,看它们是否接近一个常数，求出几次实验中所测的平均值，这就是玻璃砖的折射率数据处理数据处理的另一种方法:如图所示，以O1为圆心以任意长为半径（半径要尽可能长些约10cm）画圆交入射光线AO1于M点、交折射光线O1O于P点，过M、 P作NN的垂线MK、 PQ，则n_，据此可知，用刻度尺测出MK、 QP的长度，即可求出折射率n.误差分析误差的主要来源：1确定入射光线、出射光线时的误差故入射侧、出射侧所插两枚大头针间距离宜_点；2测量入射角与折射角时的误差故入射角不宜过_，但入射角也不宜过大，过大则反射光较强,出射光较弱注意事项1玻璃砖要厚，用手拿玻璃砖时，只能接触玻璃毛面或棱，严禁用玻璃砖当尺子画界面；2入射角应在30到60之间；3大头针要竖直插在白纸上，且玻璃砖每一侧两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距离应尽量_一些，以减小确定光路方向时造成的误差；4玻璃砖的折射面要画准；5由于要多次改变入射角重复实验，所以入射光线与出射光线要一一对应编号以免混乱1用刻度尺或量角器测量长度或角度计算折射率n。2误差分析时注意主要误差来源,针对实际问题进行分析3注意事项注意文字表述,一定要准确精炼【典型例题】 “测定玻璃的折射率”实验中,在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针A、B，在另一侧再竖直插两个大头针C、D.在插入第四个大头针D时，要使它_题图是在白纸上留下的实验痕迹，其中直线a、a是描在纸上的玻璃砖的两个边根据该图可算得玻璃的折射率n_.(计算结果保留两位有效数字）温馨提示解此题时,应熟悉实验步骤，会利用公式计算折射率记录空间【变式训练1】某同学用插针法测量平行玻璃砖的折射率n，作出光路如图所示，过C点作法线交玻璃砖于A点和C点，过O点延长入射光线交AC于B点（1)设OA的长度为l1，OB的长度为l2，OC的长度为l3，AB的长度为l4，AC的长度为l5，为方便地测量出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量的至少有_（选填l1、l2、l3、l4、l5），则计算玻璃砖折射率的表达式为n_.(2）为减少测量时带来的实验误差，入射角应适当_(选填“大”或“小”）一些【变式训练2】在做“测定玻璃的折射率”的实验时（1)某同学在纸上正确画出玻璃的两个界面ab和cd时不慎碰了玻璃砖，使它向上平移了一些，如图所示，其后的操作都正确在画光路图时,将入射点和出射点分别确定在ab、 cd上,则测出的折射率n将如何变化；（2）某同学为了避免笔尖接触玻璃面，画出的ab和cd都比实际侧面向外侧平移了一些，如图甲所示，其后的操作都正确但在画光路图时，将入射点、出射点分别确定在ab、 cd上，则测出的折射率n将如何变化；甲乙(3)某同学在画界面时，不小心将两个界面ab、 cd间距画得比玻璃砖宽度大些,如图乙所示,则测出的折射率n将如何变化 随堂 演练1如图用插针法测定玻璃折射率的实验中，以下各说法中正确的是()第1题图 AP1、 P2及P3、 P4之间的距离适当大些,可以提高准确度 BP1、 P2及P3、 P4之间的距离取得小些，可以提高准确度 C入射角1适当大些，可以提高准确度 D入射角太大，折射光线会在玻璃砖的内表面发生全反射，使实验无法进行2某同学做“测定玻璃的折射率”实验时，由于没有量角器,在完成光路图后，以O为圆心画圆，分别交入射光线于A点，交OO连线延长线于C点分别过A点、C点作法线NN的垂线AB、CD交NN于B点、D点,用刻度尺量得AB6 cm，CD4 cm，玻璃的折射率为_第2题图3在做“测定玻璃砖折射率”的实验时，乙同学为了避免笔尖接触玻璃面，画出的ab和cd都比实际侧面向外侧平移了一些,如图所示，以后的操作都正确，画光路图时，将入射点和折射点确定在ab和cd上，则测出的折射率将_第3题图4在测定玻璃的折射率实验中，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(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挡住，再在观察的这一侧插两枚大头针P3、 P4，使P3挡住P1、 P2，P4挡住P1、 P2、 P3,记下P3、 P4的位置(4)移去大头针和玻璃砖，连接P1、 P2作为入射光线，连接P3、 P4作为折射光线,测量出入射角i与折射角r,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_.5一块玻璃砖有两个相互平行的表面，其中一个表面是镀银的(光线不能通过此表面）现要测定此玻璃的折射率给定的器材还有：白纸、铅笔、大头针4枚（P1、P2、P3、P4）、带有刻度的直角三角板、量角器实验时，先将玻璃砖放到白纸上,使上述两个相互平行的表面与纸面垂直在纸上画出直线aa和bb，aa表示镀银的玻璃表面，bb表示另一表面，然后,在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2，如图所示，用P1、P2的连线表示入射光线第5题图（1)为了测量折射率，应如何正确用大头针P3、P4，试在题图中标出P3、P4的位置；（2)然后，移去玻璃砖与大头针试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角1与折射角2。简要写出作图步骤(3）写出用1、2表示的折射率公式为n_.第54讲实验、探究:测定玻璃的折射率知识整合基础自测实验原理： 入射折射实验步骤： 2。入射5.P1P26.本身7。折射数据处理:误差分析： 1.大2。小注意事项： 3。大重点阐述【典型例题】 “测定玻璃的折射率”实验中，在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针A、B,在另一侧再竖直插两个大头针C、D.在插入第四个大头针D时，要使它_题图是在白纸上留下的实验痕迹,其中直线a、a是描在纸上的玻璃砖的两个边根据该图可算得玻璃的折射率n_.（计算结果保留两位有效数字)【答案】挡住C及A、B的像1.8(1。61。9）【解析】 在插入第三个大头针C时，要使它挡住A、B的像;在插入第四个大头针D时,要使它挡住C及A、B的像，玻璃折射率n1。8。变式训练1（1)l2、l3（2）大【解析】 (1）如图所示，根据折射定律和几何关系可得n；(2）入射角适当大些可减小测量误差变式训练2（1）不变（2）偏小(3)偏小【解析】(1）作出光路图，如图，可以看出光线入射角相同，折射角不变，此时玻璃砖的平移对测量结果没有影响,故测得的折射率n不变（2）作出光路图，如图甲，可以看出，使入射点向左移，出射点向右移,所画出的折射角r比实际折射角r偏大,根据n知，测得的折射率偏小甲乙（3）如图乙所示，可看出测得的入射角不受影响，但测得的折射角比真实的折射角偏大，因此测得的折射率偏小随堂演练1.AC【解析】 P1、P2、P3、P4之间的距离适当大些，可减少测量误差，提高精确度，A正确入射角1适当大些，也可减小误差，提高精确度，C正确当玻璃砖前后两表面平行时，P1P2与P3P4也平行，光线不可能发生全反射,D错2.1。5【解析】 O所在玻璃面为界面，设入射角为1，折射角为2.由几何关系得：sin1,sin2其中OAOC，由以上关系得n,代入数据得：n1。5.3。偏小【解析】 根据题中的情况,做出相应光路图，如图所示,从图中可看出在该同学的操作下，使入射点O1向左平移，折射点O2将向右移，所画出的折射角r比实际折第3题图射角r偏大，而入射角又不变，由n知，测得的折射角将偏小4。见解析【解析】步骤（2)中应在白纸上画出玻璃砖的另一边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第5题图5(1）如图所示(2）见解析(3)【解析】 (1)在bb一侧观察P1、 P2（由P1、P2发出的光经bb折射，再经aa反射,最后经bb折射后射出）的像，在适当的位置插上P3，使得P3挡住P1、 P2的像(在一条直线上);再插上P4，让它挡住P2（或 P1）的像和P3。如图所示（2）过P1、 P2作直线与bb交于O；过P3、 P4作直线与bb交于O；利用刻度尺找到OO的中点M；过O点作bb的垂线CD，过M点作bb的垂线与aa相交于N点，如图所示，连结ON；P1OD1，CON2。(3）n9