高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第一冊1 光的折射優(yōu)秀教學(xué)設(shè)計(jì)及反思

這是一份高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第一冊1 光的折射優(yōu)秀教學(xué)設(shè)計(jì)及反思，共7頁。教案主要包含了自主學(xué)習(xí)，學(xué)始于疑，合作探究，進(jìn)階闖關(guān)檢測等內(nèi)容，歡迎下載使用。
閱讀教材82頁，測量玻璃的折射率，思考：
1. 怎樣獲得光線的入射角和折射角？
2. 證明圖中的入射光線與射出玻璃磚的光線平行嗎？為什么？
3. 射出玻璃磚的光線相對入射光線來說產(chǎn)生了側(cè)移?！叭肷浣窃酱?，側(cè)移越大?！蹦隳芊褡C明？
【學(xué)始于疑】（請將預(yù)習(xí)中不能解決的問題記錄下來，供課堂解決。）
課堂案
【合作探究】測量玻璃的折射率需測哪些量？如何測量？設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。
總結(jié)：
1、根據(jù)獲取數(shù)據(jù)的不同有兩種不同方案：
2.誤差分析方法的關(guān)鍵：
【進(jìn)階闖關(guān)檢測】
A類基礎(chǔ)關(guān)
1.如圖，光沿AO 從空氣射入折射率為n 的介質(zhì)中，以O(shè) 點(diǎn)為圓心、R 為半徑畫圓，與折射光線的交點(diǎn)為B，過B 點(diǎn)向兩介質(zhì)的交界面作垂線，交點(diǎn)為N，BN 與AO 的延長線的交點(diǎn)為M。以O(shè) 點(diǎn)為圓心，OM（設(shè)為r）為半徑畫另一圓。試證明 n ＝ R/r。
B類能力關(guān)
2． (多選)如圖所示，用插針法測定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)中，以下說法中正確的是( )
A．A、B及C、D之間的距離適當(dāng)大些，可以提高準(zhǔn)確度
B．A、B及C、D之間的距離取得小些，可以提高準(zhǔn)確度
C．入射角θ1適當(dāng)大些可以提高準(zhǔn)確度
D．A、B的間距，入射角的大小均與實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度無關(guān)
3. (多選)某同學(xué)用插針法做測定玻璃折射率實(shí)驗(yàn)時(shí)，他的方法和操作步驟都正確無誤，但他處理實(shí)驗(yàn)記錄時(shí)，發(fā)現(xiàn)玻璃磚的兩個(gè)光學(xué)面a和a′不平行，如圖所示，則( )
A．AB與CD兩條直線平行
B．AB與CD兩條直線不平行
C．他測出的折射率偏大
D．他測出的折射率不受影響
C類綜合關(guān)（選做）
4.)學(xué)校某研究小組的同學(xué)根據(jù)所學(xué)的光學(xué)知識，設(shè)計(jì)了一個(gè)測量液體折射率的儀器，如圖所示。在一圓盤上，過其圓心O作兩條互相垂直的直徑BC、EF，在半徑OA上，垂直盤面插下兩枚大頭針P1、P2，并保持P1、P2位置不變，每次測量時(shí)讓圓盤的下半部分豎直進(jìn)入液體中，而且總使得液面與直徑BC相平，EF作為界面的法線，而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2的像，并在圓周上插上大頭針P3，使P3正好擋住P1、P2的像，同學(xué)們通過計(jì)算，預(yù)先在圓周EC部分刻好了折射率的值，這樣只要根據(jù)P3所插的位置，就可直接讀出液體折射率的值，則：
(1)若∠AOF＝30°，OP3與OC的夾角為30°，則P3處所對應(yīng)的折射率的值為________。
(2)圖中P3、P4兩位置中________(選填“P3”或“P4”)所對應(yīng)的折射率的值大。
(3)作AO的延長線交圓周于K，K處所對應(yīng)的折射率值應(yīng)為________。

5．用圓弧狀玻璃磚做測定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)時(shí)，先在白紙上放好圓弧狀玻璃磚，在玻璃磚的一側(cè)豎直插上兩枚大頭針P1、P2，然后在玻璃磚的另一側(cè)觀察，調(diào)整視線使P1的像被P2擋住，接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針P3和P4，使P3擋住P1和P2的像，P4擋住P3以及P1和P2的像，在紙上標(biāo)出大頭針位置和圓弧狀玻璃磚輪廓，如圖甲所示，其中O為兩圓弧圓心，圖中已畫出經(jīng)過P1、P2點(diǎn)的入射光線。
(1)在圖甲上補(bǔ)畫出所需的光路。
(2)為了測出玻璃的折射率，需要測量入射角和折射角，請?jiān)趫D甲中的 eq \\ac(AB,\s\up17(︵))分界面上畫出這兩個(gè)角。
(3)用所測物理量計(jì)算折射率的公式為n＝________。
(4)多次改變?nèi)肷浣?，測得幾組入射角和折射角，根據(jù)測得的入射角和折射角的正弦值，畫出了如圖乙所示的圖像，由圖像可知該玻璃的折射率n＝________。
【進(jìn)階闖關(guān)檢測】答案
A類基礎(chǔ)關(guān)
1.如圖，光沿AO 從空氣射入折射率為n 的介質(zhì)中，以O(shè) 點(diǎn)為圓心、R 為半徑畫圓，與折射光線的交點(diǎn)為B，過B 點(diǎn)向兩介質(zhì)的交界面作垂線，交點(diǎn)為N，BN 與AO 的延長線的交點(diǎn)為M。以O(shè) 點(diǎn)為圓心，OM（設(shè)為r）為半徑畫另一圓。試證明 n ＝ R/r。
B類能力關(guān)
2． (多選)如圖所示，用插針法測定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)中，以下說法中正確的是( )
A．A、B及C、D之間的距離適當(dāng)大些，可以提高準(zhǔn)確度
B．A、B及C、D之間的距離取得小些，可以提高準(zhǔn)確度
C．入射角θ1適當(dāng)大些可以提高準(zhǔn)確度
D．A、B的間距，入射角的大小均與實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度無關(guān)
3. (多選)某同學(xué)用插針法做測定玻璃折射率實(shí)驗(yàn)時(shí)，他的方法和操作步驟都正確無誤，但他處理實(shí)驗(yàn)記錄時(shí)，發(fā)現(xiàn)玻璃磚的兩個(gè)光學(xué)面a和a′不平行，如圖所示，則( )
A．AB與CD兩條直線平行
B．AB與CD兩條直線不平行
C．他測出的折射率偏大
D．他測出的折射率不受影響
解析 光線由a進(jìn)入玻璃磚時(shí)，由折射定律得n＝eq \f(sinθ1,sinθ2)，光線由a′射出玻璃磚時(shí)，由折射定律得n＝eq \f(sinθ4,sinθ3)。若a∥a′，則有θ3＝θ2，進(jìn)而有θ1＝θ4，出射光線O′D與入射光線OA平行。若a和a′不平行，則有θ3≠θ2，進(jìn)而有θ1≠θ4，出射光線O′D與入射光線AO不平行，故B項(xiàng)正確，A項(xiàng)錯(cuò)誤；在用插針法測玻璃的折射率時(shí)，只要實(shí)驗(yàn)方法正確，光路準(zhǔn)確無誤，就不影響玻璃磚中折射角，結(jié)論必定是正確的，它不會受玻璃磚的形狀的影響，D項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤。
答案 BD
C類綜合關(guān)（選做）
4. 學(xué)校某研究小組的同學(xué)根據(jù)所學(xué)的光學(xué)知識，設(shè)計(jì)了一個(gè)測量液體折射率的儀器，如圖所示。在一圓盤上，過其圓心O作兩條互相垂直的直徑BC、EF，在半徑OA上，垂直盤面插下兩枚大頭針P1、P2，并保持P1、P2位置不變，每次測量時(shí)讓圓盤的下半部分豎直進(jìn)入液體中，而且總使得液面與直徑BC相平，EF作為界面的法線，而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1、P2的像，并在圓周上插上大頭針P3，使P3正好擋住P1、P2的像，同學(xué)們通過計(jì)算，預(yù)先在圓周EC部分刻好了折射率的值，這樣只要根據(jù)P3所插的位置，就可直接讀出液體折射率的值，則：
(1)若∠AOF＝30°，OP3與OC的夾角為30°，則P3處所對應(yīng)的折射率的值為________。
(2)圖中P3、P4兩位置中________(選填“P3”或“P4”)所對應(yīng)的折射率的值大。
(3)作AO的延長線交圓周于K，K處所對應(yīng)的折射率值應(yīng)為________。
解析 (1)根據(jù)折射定律n＝eq \f(sinθ1,sinθ2)，題中θ1＝60°，θ2＝∠AOF＝30°，所以n＝eq \f(sin60°,sin30°)＝eq \r(3)。
(2)題圖中P4處對應(yīng)的入射角大于P3處所對應(yīng)的入射角，所以P4處對應(yīng)的折射率的值大。
(3)因A、O、K在一條直線上，入射角等于折射角，所以K處對應(yīng)的折射率的值應(yīng)為1。
答案 (1)eq \r(3) (2)P4處對應(yīng)的折射率的值大 (3)1
5．用圓弧狀玻璃磚做測定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)時(shí)，先在白紙上放好圓弧狀玻璃磚，在玻璃磚的一側(cè)豎直插上兩枚大頭針P1、P2，然后在玻璃磚的另一側(cè)觀察，調(diào)整視線使P1的像被P2擋住，接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針P3和P4，使P3擋住P1和P2的像，P4擋住P3以及P1和P2的像，在紙上標(biāo)出大頭針位置和圓弧狀玻璃磚輪廓，如圖甲所示，其中O為兩圓弧圓心，圖中已畫出經(jīng)過P1、P2點(diǎn)的入射光線。
(1)在圖甲上補(bǔ)畫出所需的光路。
(2)為了測出玻璃的折射率，需要測量入射角和折射角，請?jiān)趫D甲中的 eq \\ac(AB,\s\up17(︵))分界面上畫出這兩個(gè)角。
(3)用所測物理量計(jì)算折射率的公式為n＝________。
(4)多次改變?nèi)肷浣?，測得幾組入射角和折射角，根據(jù)測得的入射角和折射角的正弦值，畫出了如圖乙所示的圖像，由圖像可知該玻璃的折射率n＝________。
解析 (1)連接P3、P4與 eq \\ac(CD,\s\up17(︵))交于一點(diǎn)，此交點(diǎn)即光線從玻璃磚中射出的位置，P1、P2的連線與 eq \\ac(AB,\s\up17(︵))的交點(diǎn)即光線進(jìn)入玻璃磚的位置，連接兩交點(diǎn)即可作出玻璃磚中的光路，如圖所示。
(2)連接O點(diǎn)與光線在 eq \\ac(AB,\s\up17(︵))上的入射點(diǎn)即法線，作出入射角和折射角如圖中i、r所示。
(3)由折射定律可得n＝eq \f(sini,sinr)。
(4)圖像的斜率k＝eq \f(sini,sinr)＝n，由題圖乙可知斜率為1.5，即該玻璃的折射率為1.5。
答案 (1)見解析圖 (2)見解析圖 (3)eq \f(sini,sinr) (4)1.5