高二物理-测定玻璃的折射率教案及学习任务单

教案
移去玻璃砖，再拔掉大头针，同时，分别记下P3P4
的位置。

过P3P4两点做直线O’B交BB’于O’。

由于针
P3P4正好挡住了P1P2的像，既挡住了入射光线透过玻
璃砖后的出射光线的传播方向，P3P4必然在出射光线的
路径上，所以过P3P4的直线O’B，就代表了沿AO入射
光线透过玻璃砖后的传播路径，连接OO’即为玻璃砖内
的折射线，角AON为入射角，用θ1表示，角N’OO’为折
射角用θ2表示，用量角器量出入射角θ1等于45.0度。

再量出折射角θ2等于27.5度，分别求出它们相应的正
弦值。

4.数据处理
将θ1、θ2及对应的正弦值代入表格，求出玻璃的折
射率为1.530。

为了减小误差，我们可以采取多次测量
取平均值得方法。

改变入射角，使其分别为15度，30
度，60度，75度，测量出他们对应的折射角分别为：
9.8度，19.0度，34.5度，39.4度。

算出他们对应的正
弦值，代入表格，算出折射率n分别为：1.524,1.534，
1.530，1.521。

取他们的平均值，最后得到玻璃的折射
率：n=1.528。

我们也可以采取另一种方式处理数据。

以折射角的正弦
值为横坐标，以入射角的正弦值为纵坐标建立坐标系，
根据表格中的数据描点、连线。

最后所描绘图线为一条
直线，其斜率k即为玻璃的折射率。

熟悉和掌握数据处理
的方法
4.注意事项
（1）玻璃砖应选用宽度较大的，若宽度太小，则测量误差较大。

（2）用手拿玻璃砖时，只能接触玻璃的毛面或棱，不能直接用手触摸玻璃砖的光学面。

（3）严禁把
玻璃砖当尺子画玻璃砖界面aa′和bb′，以免划伤玻璃砖。

（4）实验中，玻璃砖在纸上的位置不可移动。

（5）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间的距离应适当大一些，以减小确定光路方向时造成的误差。

（6）实验时，入射角不宜过小，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。

熟悉本实验需要注意的事项
拓展提升
1、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，如图所示。

然后，
在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2（位置如图），用
P1、P2的连线表示入射光线。

（1）为了测量折射率，应
如何正确使用大头针P3、P4？试在图中标出P3、P4
的位置。

（2）然后，移去玻璃砖与大头针。

试在图中通
过作图的方法标出光线从空气射入玻璃中的入射角θ1
与折射角θ2。

简要写出作图步骤。

（3）写出θ1、θ2表示的折射率公式为n=_____ 。

在具体实验的基
础上学会分析处理各
种不同的问题
（1）在bb ′一侧观察P1、P2（经bb ′折射，aa ′反射，再经bb ′折射后）的像，在适当的位置插上P3，使得P3与P1、P2的像在一条直线上，即让P3挡住P1、P2的像；再插上P4，让其挡住P3和P1、P3的像。

P3、P4的位置如图所示。

（2）①过P1、P2作直线与bb ′交于O 点 ②过P3、P4作直线与bb ′交于O ′点 ③利用刻度尺找到OO ′的中点M ④过O 点作bb ′的垂线CD ，过M 点 作bb ′的垂线与aa ′相交于N ，连接ON ⑤∠P1OD=θ1，∠CON=θ2
（3）
2
1
n θθsin sin =
2、某同学由于没有量角器，在完成了光路图以后，他以O 点为圆心，10.00cm 为半径画圆，分别交线段OA 于A 点，交OO ′连线的延长线于C 点，过O 点作法线NN ′，过A 点作法线NN ′的垂线AB 交NN ′于B 点，过C 点作法线NN ′的垂线CD 交NN ′于D 点，如图所示，用刻度尺量得OB ＝8.00cm ，CD ＝4.00cm ，由此可得出玻璃的折射率n ＝__。

)()
(sin sin OC CD OA AB
DOC AOB n =∠∠=5
.1CD OB OA CD AB 2
2=-==
3、在测定玻璃折射率的实验中：
（1）甲同学在纸上确定玻璃砖的另一个界面bb′
时，不自觉地碰了玻璃砖使它向aa′方向平移了少许，
如图（甲）所示.则他测出的折射率值将__偏大_______
（选填“偏大”“偏小”或“不变”）；
（2）乙同学在画界面时，不自觉地将两界面aa′,bb′
间距离画得比玻璃砖宽度大些，如图（乙）所示.则他测
得的折射率___偏小___。

（选填“偏大”“偏小”或“不变”）
课后思考
题
（1）今天我们利用插针法，测定了玻璃砖的折射率，
除此之外，你还能想出其他的办法吗？（2）你能想出
办法来测出水或酒精等液体的折射率吗？
学以致用，并发散
思维，寻找解决问题
的其他方法。

结语
作业设计见学习任务单
巩固这节课所学的
知识
《实验：测定玻璃的折射率》学习任务单
【学习目标】1、通过联系体育课上站队的生活实例，理解用插针的方法确定光的传播路径的可行性
2、能够说出实验原理，并能够通过插针的方法测定出玻璃的折射
率
3、在具体的实验操作中，能够重视和注意实验的注意事项，并能
进行相关的数据处理。

（求平均值、图像）
4、通过实际插针训练，锻炼自己的观察能力和分析判断能力。

【课前预习任务】
复习光的折射定律预习实验测定玻璃折射率
【课上学习任务】
小游戏：
请你不要借助任何工具，将4枚大头针竖直插在木板上，并确保它们在同一条直线上。

拓展提升：
1、“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P4，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P2的像
C．P3同时挡住P1、P2的像答案：C
a′b′
2、某同学由于没有量角器，在完成了光路图以后，他以O 点为圆心，10.00cm 为半径画圆，分别交线段OA 于A 点，交OO ′连线的延长线于C 点，过O 点作法线NN ′，过A 点作法线NN ′的垂线AB 交NN ′于B 点，过C 点作法线NN ′的垂线CD 交NN ′于D 点，如图所示，用刻度尺量得OB ＝8.00cm ，
CD ＝4.00cm ，由此可得出玻璃的折射率n ＝_____________________. 答案：1.5
3、在做测定玻璃折射率的实验时:
(1)甲同学在纸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ab 方向平移了一些，如下图甲所示，其后的操作都正确，但画光路图时，将折射点确定在ab 和cd 上，则测出的n 值将_______。

(2)乙同学为了避免笔尖接触玻璃面，画出的a'b'和c'd'都比实际侧面外侧平移了一些，如图乙所示，以后的操作都是正确的，画光路时将入射点和折射点都确定在a'b'和c'd'上，则测出的n 值将________。

答案：（1）偏大（2）偏小 【课后作业】
1、某同学用“插针法”做测定玻璃折射率实验时，他的方法和操作步骤都正确无误，但他处理实验记录时，发现玻璃砖的两个光学面aa’和bb’不平行，则( ) A.P 1P 2与P 3P 4两条直线平行B.P 1P 2与P 3P 4两条直线不平行 C.他测出的折射率偏大D.他测出的折射率不受影响
甲
a b c
d
乙
a'
b'
c'
d'
2、学校开展研究性学习。

某研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测液体折射率的仪器。

如图所示，在一个圆盘上过其圆心O作两条互相垂直的直径BC、EF，在半径OA 上垂直盘面插下两枚大头针P1、P2并保持P1、P2位置不变，每次
测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直
径BC相平，EF作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P l、
P2的像，并在圆周上插上大头针P3，使P3正好挡住P l、P2，同学
们通过计算，预先在圆周EC部分刻好了折射率的值。

这样只要
根据P3所插的位置，就可直接读出液体折射率的值。

则：
（1）若∠AOF=30°，OP3与OC的夹角为30°，则P3处所对应的折射率的值为_____。

（2）图中P3、P4两位置哪一处所对应的折射率值大？答：______。

（3）作AO的延长线交圆周于K，K处所对应的折射率值应为______。