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第2节 实验：测定玻璃砖的折射率（教学设计）
年级 高二年级 学科 物理 教师
课题 第2节 实验：测定玻璃砖的折射率
教学 目标 物理观念 深化对光的折射定律的理解，明确折射率的定义式在实验中的应用； 2. 知晓玻璃砖对光的折射特点，掌握利用插针法确定光路的原理。
科学思维 1.能根据实验原理设计实验方案，学会运用几何作图和数据处理方法（平均值法、图象法、作图法）分析实验结果； 2. 培养逻辑推理能力，能结合实验现象分析误差来源并提出改进思路。
科学探究 熟练掌握插针法测定玻璃砖折射率的实验操作步骤，能规范使用实验器材； 经历 “提出问题 - 设计方案 - 实验操作 - 数据处理 - 误差分析” 的完整探究过程，提升实验探究能力。
科学态度 与责任 1. 培养严谨的实验态度和实事求是的科学精神；
2. 认识光的折射在生活中的应用（如眼镜、光纤、潜望镜等）。
教学重难点 教学重点：
1. 插针法确定光路的实验操作步骤；
2. 实验数据的处理方法（平均值法、图象法、作图法）；
3. 利用折射定律计算玻璃砖的折射率。 教学难点：
1. 准确确定入射光线和出射光线的光路；
2. 入射角和折射角的精准测量；
3. 实验误差的分析与改进措施的提出。
教学过程
教师活动 学生活动
教学引入 【问题导入】 回顾光的折射定律和折射率的定义，提问：“我们已经知道光从空气射入玻璃时会发生折射，且折射率，那么如何通过实验精确测量玻璃砖的折射率呢？”展示玻璃砖，引导学生思考：“要测量折射率，需要知道哪些物理量？如何确定入射光线和折射光线的传播路径？” 回顾折射定律和折射率知识，思考教师提出的问题，明确实验的核心任务是测量入射角和折射角，初步感知实验的基本思路。
新课讲授 一、实验基础认知 【提出问题】 1. 本实验的目的是什么？核心原理是什么？ 2. 完成实验需要用到哪些器材？每种器材的作用是什么？ 【解决问题】 实验目的：测定玻璃的折射率； 实验原理：用插针法确定光路，测量入射角和折射角，根据计算折射率； 3. 实验器材：长方形玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器、三角板（或直尺）、铅笔。 明确实验目的、原理和器材，理解各器材的用途，为实验操作做好理论准备。
新课讲授 二、光的折射现象与规律 【提出问题】 如何在白纸上确定玻璃砖的界面和入射光线？
2. 插大头针时需要注意什么？如何通过大头针的成像确定出射光线？
3. 如何准确测量入射角和折射角，并进行多次实验？ 【解决问题】
实验步骤：铺纸、 画界与入射光线、放玻璃砖、插大头针、确定出射光线、测角度、记录数据、多次实验、算折射率。 跟随教师的问题梳理实验步骤，明确每个步骤的操作要点，牢记插大头针、确定光路的关键方法，为动手操作奠定基础。
新课讲授 三、数据处理方法 【提出问题】 除了直接求平均值，还有哪些方法可以处理实验数据以得到折射率？2. 图象法和作图法的原理是什么？如何操作？
【解决问题】 数据处理方法： 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。 图象法以sin θ1值为横坐标、以sinθ2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。 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、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。 分析实验数据，计算并对比的比值，讨论比值的规律性和物理意义，理解折射定律的推导过程，记忆定律的文字表述和数学公式，结合说明内容完善对折射规律的认知。
新课讲授 四、注意事项与误差分析 【提出问题】 1.实验操作中哪些细节会影响实验结果的准确性？需要注意什么？ 2. 本实验的误差主要来源于哪些方面？如何减小误差？ 【解决问题】 1. 注意事项：
（1）大头针竖直插立，间距适当大些；
（2）入射角适当大（减小误差），不宜过大或过小；
（3）不触摸玻璃砖光洁面，不利用玻璃砖界面画线；
（4）保持玻璃砖与白纸相对位置不变；
（5）选用宽度 5cm 以上的玻璃砖。
2. 误差分析：系统误差、减小方法
牢记实验的注意事项，理解误差产生的原因，掌握减小误差的方法，树立严谨的实验意识。
课 堂 练 习 课 堂 练 习 【例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，但他处理实验数据时，发现玻璃砖的两个光学面aa′和bb′不平行，如图，则(　A　) A．他测出的折射率不受影响 B．他测出的折射率偏小 C．他测出的折射率偏大 D．用该玻璃砖进行实验时系统误差太大，必须更换 【例2】在做了“测量玻璃的折射率”的实验(如图）后，某同学得出下列几种结论，其中说法正确的是___AC____。 A．玻璃砖的宽度适当大些 B．入射角应尽量小些 C．大头针P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大些 D．入射角越大越好，这样测量误差能尽可能减小 E．玻璃砖的折射率与入射角有关，入射角越大，测得的折射率越大 F．玻璃砖的折射率与入射角无关，入射角越大，折射角越大，但是 入射角与折射角的比值是一个常数
板 书 设 计 实验 测定玻璃砖的折射率 实验基础 1.目的：测定玻璃的折射率； 2.原理：用插针法确定光路，测量入射角和折射角，根据计算折射率； 3. 器材：长方形玻璃砖、白纸、木板、大头针、图钉、量角器、三角板（或直尺）、铅笔。 二、实验步骤：铺纸→画界与入射光线→放玻璃砖→插大头针→确定出射光线→测角度→多次实验→算折射率三、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. 图象法（）；3. 作图法n= 三、注意事项与误差分析 1. 注意：大头针间距、入射角大小、玻璃砖位置不变等 2. 误差：光路确定、角度测量；减小方法：规范操作、增大间距等
课 堂 小 结 1.梳理实验的核心逻辑：通过插针法确定光路，测量入射角和折射角，利用折射定律计算折射率； 2. 强调实验的关键环节：光路的准确确定、数据的规范记录与处理、误差的控制； 3. 总结实验所体现的物理思想：理论联系实际、多次测量减小误差。
作 业 布 置 1.完成教材课后对应习题，巩固折射定律、折射率的基本概念和计算； 2.配套同步作业
教 学 反 思 本节课通过实验操作强化了学生对折射定律的理解，培养了动手能力与合作精神，但在操作规范性、误差分析和时间控制方面仍有提升空间。今后将在实验设计与教学组织上进一步优化，力求使每一位学生都能在实验中有所收获，真正实现“做中学、学中思”。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）

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