高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册1 光的折射优秀教学设计及反思

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册1 光的折射优秀教学设计及反思，共7页。教案主要包含了自主学习，学始于疑，合作探究，进阶闯关检测等内容，欢迎下载使用。
阅读教材82页，测量玻璃的折射率，思考：
1. 怎样获得光线的入射角和折射角？
2. 证明图中的入射光线与射出玻璃砖的光线平行吗？为什么？
3. 射出玻璃砖的光线相对入射光线来说产生了侧移。“入射角越大，侧移越大。”你能否证明？
【学始于疑】（请将预习中不能解决的问题记录下来，供课堂解决。）
课堂案
【合作探究】测量玻璃的折射率需测哪些量？如何测量？设计实验方案。
总结：
1、根据获取数据的不同有两种不同方案：
2.误差分析方法的关键：
【进阶闯关检测】
A类基础关
1.如图，光沿AO 从空气射入折射率为n 的介质中，以O 点为圆心、R 为半径画圆，与折射光线的交点为B，过B 点向两介质的交界面作垂线，交点为N，BN 与AO 的延长线的交点为M。以O 点为圆心，OM（设为r）为半径画另一圆。试证明 n ＝ R/r。
B类能力关
2． (多选)如图所示，用插针法测定玻璃折射率的实验中，以下说法中正确的是( )
A．A、B及C、D之间的距离适当大些，可以提高准确度
B．A、B及C、D之间的距离取得小些，可以提高准确度
C．入射角θ1适当大些可以提高准确度
D．A、B的间距，入射角的大小均与实验的准确度无关
3. (多选)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a和a′不平行，如图所示，则( )
A．AB与CD两条直线平行
B．AB与CD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
C类综合关（选做）
4.)学校某研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器，如图所示。在一圆盘上，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P1、P2的像，并在圆周上插上大头针P3，使P3正好挡住P1、P2的像，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、P4两位置中________(选填“P3”或“P4”)所对应的折射率的值大。
(3)作AO的延长线交圆周于K，K处所对应的折射率值应为________。

5．用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时，先在白纸上放好圆弧状玻璃砖，在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2，然后在玻璃砖的另一侧观察，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和P4，使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3以及P1和P2的像，在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓，如图甲所示，其中O为两圆弧圆心，图中已画出经过P1、P2点的入射光线。
(1)在图甲上补画出所需的光路。
(2)为了测出玻璃的折射率，需要测量入射角和折射角，请在图甲中的 eq \\ac(AB,\s\up17(︵))分界面上画出这两个角。
(3)用所测物理量计算折射率的公式为n＝________。
(4)多次改变入射角，测得几组入射角和折射角，根据测得的入射角和折射角的正弦值，画出了如图乙所示的图像，由图像可知该玻璃的折射率n＝________。
【进阶闯关检测】答案
A类基础关
1.如图，光沿AO 从空气射入折射率为n 的介质中，以O 点为圆心、R 为半径画圆，与折射光线的交点为B，过B 点向两介质的交界面作垂线，交点为N，BN 与AO 的延长线的交点为M。以O 点为圆心，OM（设为r）为半径画另一圆。试证明 n ＝ R/r。
B类能力关
2． (多选)如图所示，用插针法测定玻璃折射率的实验中，以下说法中正确的是( )
A．A、B及C、D之间的距离适当大些，可以提高准确度
B．A、B及C、D之间的距离取得小些，可以提高准确度
C．入射角θ1适当大些可以提高准确度
D．A、B的间距，入射角的大小均与实验的准确度无关
3. (多选)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a和a′不平行，如图所示，则( )
A．AB与CD两条直线平行
B．AB与CD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
解析 光线由a进入玻璃砖时，由折射定律得n＝eq \f(sinθ1,sinθ2)，光线由a′射出玻璃砖时，由折射定律得n＝eq \f(sinθ4,sinθ3)。若a∥a′，则有θ3＝θ2，进而有θ1＝θ4，出射光线O′D与入射光线OA平行。若a和a′不平行，则有θ3≠θ2，进而有θ1≠θ4，出射光线O′D与入射光线AO不平行，故B项正确，A项错误；在用插针法测玻璃的折射率时，只要实验方法正确，光路准确无误，就不影响玻璃砖中折射角，结论必定是正确的，它不会受玻璃砖的形状的影响，D项正确，C项错误。
答案 BD
C类综合关（选做）
4. 学校某研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器，如图所示。在一圆盘上，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P1、P2的像，并在圆周上插上大头针P3，使P3正好挡住P1、P2的像，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、P4两位置中________(选填“P3”或“P4”)所对应的折射率的值大。
(3)作AO的延长线交圆周于K，K处所对应的折射率值应为________。
解析 (1)根据折射定律n＝eq \f(sinθ1,sinθ2)，题中θ1＝60°，θ2＝∠AOF＝30°，所以n＝eq \f(sin60°,sin30°)＝eq \r(3)。
(2)题图中P4处对应的入射角大于P3处所对应的入射角，所以P4处对应的折射率的值大。
(3)因A、O、K在一条直线上，入射角等于折射角，所以K处对应的折射率的值应为1。
答案 (1)eq \r(3) (2)P4处对应的折射率的值大 (3)1
5．用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时，先在白纸上放好圆弧状玻璃砖，在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2，然后在玻璃砖的另一侧观察，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和P4，使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3以及P1和P2的像，在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓，如图甲所示，其中O为两圆弧圆心，图中已画出经过P1、P2点的入射光线。
(1)在图甲上补画出所需的光路。
(2)为了测出玻璃的折射率，需要测量入射角和折射角，请在图甲中的 eq \\ac(AB,\s\up17(︵))分界面上画出这两个角。
(3)用所测物理量计算折射率的公式为n＝________。
(4)多次改变入射角，测得几组入射角和折射角，根据测得的入射角和折射角的正弦值，画出了如图乙所示的图像，由图像可知该玻璃的折射率n＝________。
解析 (1)连接P3、P4与 eq \\ac(CD,\s\up17(︵))交于一点，此交点即光线从玻璃砖中射出的位置，P1、P2的连线与 eq \\ac(AB,\s\up17(︵))的交点即光线进入玻璃砖的位置，连接两交点即可作出玻璃砖中的光路，如图所示。
(2)连接O点与光线在 eq \\ac(AB,\s\up17(︵))上的入射点即法线，作出入射角和折射角如图中i、r所示。
(3)由折射定律可得n＝eq \f(sini,sinr)。
(4)图像的斜率k＝eq \f(sini,sinr)＝n，由题图乙可知斜率为1.5，即该玻璃的折射率为1.5。
答案 (1)见解析图 (2)见解析图 (3)eq \f(sini,sinr) (4)1.5