4.2学生实验：测定玻璃的折射率-学案(2020年教科版高中物理选修3-4).doc

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4.2学生实验：测定玻璃的折射率学案（2020年教科版高中物理选修3-4）

2学生实验学生实验测定玻璃的折射率测定玻璃的折射率学科素养与目标要求物理观念
1.知道测定玻璃的折射率的原理.方法.步骤.2.知道实验误差产生的原因和减小误差的方法.科学思维
1.会画光路图.2.会确定入射光线和折射光线，并会测定入射角和折射角.3.会计算折射率及折射率的平均值.科学探究掌握测定玻璃折射率的方法，学会规范作图，在测定玻璃的折射率实验中训练并提高作图能力.
一.实验测定玻璃的折射率
1.实验原理用插针法确定光路，找出与入射光线相应的出射光线，就能在玻璃砖中画出对应的折射光线，从而可以测出一组对应的入射角和折射角，根据折射定律，便可求出玻璃的折射率.
2.实验器材玻璃砖.白纸.木板.大头针四枚.图钉34枚.量角器.直尺或三角板.铅笔.
3.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，代表两种介质的分界面，过aa上一点O作垂直于aa的直线NN作为法线，过O点画一条入射光线AO，使入射角i适当大些.如图1所示.图13把玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边与aa对齐，用直尺或三角板轻靠在玻璃砖的另一长边，按住直尺或三角板不动，将玻璃砖取下，画出直线bb代表玻璃砖的另一长边.4在AO线上竖直地插两枚大头针P
1.P2，在白纸上放上被测玻璃砖，使玻璃砖的一个长边与aa重合.5在玻璃砖的bb一侧白纸上竖直地插一枚大头针P3，调整视线，同时移动大头针P3的位置，当P3恰好能同时挡住玻璃砖aa一侧所插的大头针P
1.P2的像时，把大头针P3插好.6在玻璃砖bb一侧再竖直地插一枚大头针P4，使P4能挡住P3本身，同时也能挡住P
1.P2的像.7记下P
3.P4的位置，移去玻璃砖，拔去大头针，过P
3.P4连一条直线BO交bb于O点，连接OO，OO就是入射光线AO在玻璃砖内的折射光线，折射角为r.8用量角器量出入射角i和折射角r的大小.9改变入射角i，重复上面的步骤再做
三.四次，量出相应的入射角和折射角.10算出不同入射角时sinisinr的值，求出几次实验中的平均值就是玻璃的折射率.
4.数据处理1计算法把上述实验数据分别由nsinisinr计算出n
1.n
2.n3，求出平均值即为玻璃砖折射率的测量值.2图像法因sininsinr，所以可把上面的数据以sinr值为横坐标.以sini值为纵坐标，建立直角坐标系，如图2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nk.图23单位圆法过入射点画出玻璃砖界面的法线NN，以入射点B为圆心，适当长度为半径画圆，入射光线.折射光线与圆周交于A和C，由点
A.C向法线作垂线，分别交法线NN于
A.C点，如图3所示.测出垂线的长度AA和CC，则玻璃砖的折射率可表示为nAAC
C.图3
5.注意事项1轻拿轻放玻璃砖，手只能接触玻璃砖的毛面或棱，不能触摸光洁的光学面.严禁把玻璃砖当直尺使用.2实验过程中，玻璃砖在纸面上的位置不可移动.3大头针P1与P
2.P3与P4的间距要适当地大些，以减小确定光线方向时出现的误差.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90，否则会不易观察到P
1.P2的像.
二.光的色散现象
1.色散白光实际上是由各种单色光组成的复色光.复色光在通过透明介质以后分解成单色光的现象叫做色散.
2.同一种介质对不同颜色的光的折射率是不相同的.在各种色光中介质对紫光折射率最大，表示紫光在介质中传播的速度最小.
一.实验测定玻璃的折射率例1xx大兴区高二检测“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，aa和bb分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图4所示.在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，用“”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针P3和P
4.图41在插P3和P4时，应使选填选项前的字母.
A.P3只挡住P1的像
B.P4只挡住P3
C.P3同时挡住P
1.P2的像
D.P4挡住P3及P
1.P2的像2按1中的做法确定大头针P3和P4的位置，请将光路图补充完整，并在图中标出需要测量的量，则玻璃砖的折射率可表示为n.用图中标出的测量量表示答案1CD2见解析图需要测量的量是图中的i和rsinisinr解析1实验的过程中，要先在白纸上放好玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在玻璃砖另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头针P
3.P4，使P3挡住P
1.P2的像，使P4挡住P3和P
1.P2的像，故
C.D正确.2光路图如图所示，根据折射定律可知需要测量入射角和折射角，即测量的量是图中的i和r.由折射定律有nsinisi