Разработка
ФИО Ибрагимова Элмира Лумановна
Место работы МБОУ « Тепловская школа»
Должность Учитель физики
Предмет физика
Класс 11
Базовый учебник физика 11 Мякишев Г.Я, БуховцевБ.Б.
Дата проведения 12.12.16
Урок физики. Лабораторная работа № 3
«Определение показателя преломления стекла»
Цель урока : научить учащихся экспериментально определять показатель преломления стекла
Оборудование: стеклянная пластинка с параллельными гранями, 4 иголки, линейка.
1 . Положим стеклянную пластинку на страницу тетради так, чтобы верхняя, более узкая грань проходила точно вдоль линии клеточек, после этого обведем пластинку карандашом. Затем убираем стеклянную пластинку и чертим падающий луч, проходящий через диагонали клеток, чтобы угол падения составлял 45 0
2. На начало и конец луча в тетради воткнем 2 иглы. Затем устанавливаем стеклянную пластину на прежнее место в тетради. Смотрим на падающий луч через нижнюю грань пластины. Берем еще две иглы и воткнем их в тетрадь так, чтобы иголки стояли точно на продолжении падающего луча. Убираем все иголки и пластинку. Проводим вышедший из стекла луч. Лучи должны быть параллельны. Соединяем конец падающего и начало преломленного лучей.
3 .Проводим окружность с центром в точке О. В прямоугольном треугольнике ОДЕ и ОВС гипотенузы равны. Для определения показателя преломления нужно
Полученное значение n должно быть в пределах
Вывод: Определили показатель преломления стекла. Он оказался равным 1,5.
Задание на дом : Повторить законы отражения и преломления света
Урок-исследование. Лабораторная работа №2 "Измерение показателя преломления стекла" проводится через исследовательскую работу. Класс делится на четыре группы и проводит исследование различными способами: I группа исследует зависимость показателя преломления стекла от угла падения, II группа от цвета луча, III группа получение показателя преломления стекла различными способами, IV группа получение показателя преломления стекла различными приборами. Изучение физики по учебнику Мякишев Г.Я. Б.Б. Буховцев,В.М.Чаругин.
Скачать:
Предварительный просмотр:
Тема урока: Лабораторная работа №2.
Цель: целеноправленное обучение поисковой деятельности, актуализация личностного смысла учащихся к изучению темы, создание условий для развития навыков общения и совместной деятельности.
Задачи:
Образовательная: экспериментальная работа по определению показателя преломления стекла, формирование умения устанавливать связь между элементами содержания ранее изученного материала и нового.
Развивающая: развитие навыков мыслительных операций, совершенствование умений формулировать личностно – значимые цели, способствовать развитию исследовательских и творческих навыков.
Воспитательная: совершенствование умений работать в паре, формировать способность к самоанализу.
Тип урока – закрепление и углубление знаний
Форма урока – исследовательская работа.
Оборудование : компьютер, медиапроектор, интерактивная доска (ИД), плоскопараллельные и полуцилиндрические стеклянные пластины, лазерная указка, цветные карандаши, измерительные линейки.
Ход урока.
I. Оргмомент: психологический настрой учителя на активную познавательную деятельность.
II. Мотивация: на ИД представлено в презентации несколько картинок
1. атмосферного оптического явления «Гало».
Как называется данное природное явление?
Каковы причины возникновения данного явления?
(Ответ: преломление солнечных лучей в кристалликах облака).
2. фото воды в бассейне с подсветкой, выходящие из воды лучи рассеиваются на стенке.
Объясните причину данного явления?
III. Постановка цели урока: Сегодня нам предстоит интересная исследовательская работа по определению показателя преломления среды, в частности стекла. Я надеюсь, вы хорошо подготовились и справитесь с ней.
IV.Актуализация знаний
Что такое преломление луча света?
Сформулируйте законы преломления?
- Приведите примеры преломления света из вашей жизни
Работа на ИД
Изобразите преломленный луч, если луч переходит из стекла в воду.
Изобразите преломленный луч, если луч переходит из воздуха в воду.
По чертежу охарактеризуйте среды
- Сравните скорости света в данных средах?
Угол падения из воздуха в стекло равен 0 градусов. Чему равен угол преломления? Построить на ИД.
Как расположены призмы внутри черного ящика? (Подтвердить лазерной указкой)
Как найти синус угла в прямоугольном треугольнике?
Исследовательская работа:
1.По имеющимся на столе приборам и инструкции, поставьте цель вашего эксперимента?
1 группа – исследовать зависимость показателя преломления стекла от угла падения (стр 386. Физика Мякишев 11 кл)
2 группа - исследовать зависимость показателя преломления стекла от цвета луча (стр 386. Физика Мякишев 11 кл)
3 группа - исследовать зависимость показателя преломления стекла разными приборами
4 группа - исследовать зависимость показателя преломления стекла различными способами
Отчёт групп: показать выполнение исследования, чертеж, вычисления, вывод.
На ИД записываем полученные данные и делаем общий вывод:
Показатель преломления стекла зависит от цвета луча и не зависит от угла падения, способа определения, от формы прибора.
Задача ЕГЭ, уровень «С»: Бассейн глубиной 3 метра заполнен водой. Относительный показатель преломления на границе воздух – вода 1,33. Найти радиус светового круга на поверхности воды от электрической лампы находящейся на дне бассейна. Сделать чертёж.
Итог урока: большое количество оптических природных явлений основано на законах преломления света, в том числе и Гало .
Домашнее задание:
1.Повторить п.61,62.
2.Приготовить сообщение об оптических явлениях в природе.
Оценки : оценивание проводят учащиеся, комментируя долю участие каждого ученика в исследовании.
Рефлексия:
- Какой вклад вы внесли в исследование?
- Пригодился ли вам ранее изученный материал?
- Что нового вы узнали на уроке?
Инструкции по выполнению работы.
Лабораторная работа №2.
Вариант №1.
Тема: «Измерение показателя преломления стекла».
Цель работы :
Оборудование: плоскопараллельная стеклянная пластинка в форме трапеции, измерительная линейка, красный карандаш, транспортир, циркуль.
Указания к работе :
№ опыта | АЕ мм | ДС мм | |
Проведение эксперимента.
2. Повторить результат меняя угол падения.
3. Сравнить результаты
4. Сделать вывод о зависимости или независимости показателя преломления стекла от угла падения
Лабораторная работа №2.
Вариант №2.
Тема: «Измерение показателя преломления стекла».
Цель работы :
Оборудование: плоскопараллельная стеклянная пластинка в форме трапеции, измерительная линейка, фломастеры синий и красный, транспортир, циркуль.
Указания к работе :
Положите пластину на лист и обведите простым карандашом её параллельные грани. Под произвольным углом α к верхней грани проведите красным карандашом прямую. Эта прямая будет являться падающим лучом. Поднимите лист с пластиной на уровень глаз. Глядя в нижнюю грань пластины и увидев в ней продолжение «падающего луча», поставьте на выходе его нижней грани точку А и начертите прямую, которая была бы продолжением преломленного луча, из стекла в воздух. Уберите пластину и в точку падения луча В проведите перпендикуляр ЕД к верхней грани пластины. Выполните дополнительные построения: на падающем луче отложите отрезок АВ, равный отрезку ВС (или проведите окружность радиусом АВ учебник стр 387), опустите перпендикуляр АЕ на перпендикуляр ЕД, проведенный к граням пластины. Соедините точки Д и С. Показатель преломления второй среды относительно первой равен отношению синуса угла падения к синусу угла преломления. Отношение синусов углов можно заменить соответственно отношением противолежащих катетов к гипотенузам. Поскольку длина отрезка АВ = ВС (по построению). После сокращения остается отношение длин отрезков АЕ и ДС. n = АЕ/ ДС. Вывод рабочей формулы сделайте самостоятельно. Длину отрезков АЕ и ДС измеряют с помощью линейки.
№ опыта | АЕ мм | ДС мм | |
Проведение эксперимента.
1.Измерить показатель преломления стекла относительно воздуха прииспользовании красного луча света. Результаты измерения записать в таблицу
2. Повторить результат изменяя цвет луча на синий.
3. Сравнить результаты
4. Сделать вывод о зависимости или независимости показателя преломления стекла от цвета падающего луча.
Лабораторная работа №2.
Вариант № 3.
Тема: «Измерение показателя преломления стекла».
Цель работы :
Оборудование: стеклянная пластинка в форме полуцилиндра, плоскопараллельная пластина, измерительная линейка, карандаш.
Указания к работе: Положите пластину на лист бумаги. К точке О лежащей на оси вращения пластины, провести падающий луч АО, так чтобы падающий угол был меньше 90 0 .
Расположив глаз на уровне листа и смотря по направлению луча АО, сквозь пластину, отметьте точку В с другой стороны пластины так, чтобы она казалась на продолжении луча АО. Обвести контур полуцилиндра и убрать его. Соединить точки А и В. Через точку О провести перпендикуляр к плоской грани пластины. Отметьте угол падения α и угол преломления β. На произвольном расстоянии от точки О проведите прямую ДС перпендикулярную преломляющей поверхности. Преломленный луч ОВ и падающий продолжить до пересечения с ОС. На пересечении получим точку С и Е. Из прямоугольных треугольников ОДЕ и ОДС ясно, что отношение синуса угла падения, к синусу угла преломления, есть отношение ОС к ОЕ. Таким образом, нахождение показателя преломления стекла, сводится к измерению длин отрезков ОС и ОЕ и вычислению их отношений. Длину отрезков ОС и ОЕ измеряют с помощью линейки.
№ опыта | ОС мм | ОЕ мм | |
Проведение эксперимента.
1.Измерить показатель преломления стекла относительно воздуха при произвольном угле падения. Результаты измерения записать в таблицу
2. Повторить результат меняя прибор на плоскопараллельную пластину (стр 386 учебник).
3. Сделать вывод о зависимости или независимости показателя преломления стекла от формы прибора.
Лабораторная работа. № 2
Вариант 4
Тема: «Определение показателя преломления стекла»
Цель:
Оборудование: стеклянная пластинка в форме полуцилиндра, измерительная линейка, лазерная указка.
При падении луча на границу сред с разными оптическими свойствами он частично отражается, а частично преломляется. При этом угол падения всегда равен углу отражения , а угол преломления зависит от соотношения показателей преломления сред: . Если n1 > n2, то : лучи 1 – падающий луч, 1" – преломлённый луч; 1" – отражённый.
При достаточно большом угле падения угол преломления становится равным 90° (лучи 2 и 2"). Это значит, что на границе сред луч 2 будет только отражаться (луч 2"), а интенсивность преломлённого луча станет равной нулю. Это значение угла падения 0 называется предельным углом внутреннего отражения. При дальнейшем увеличении угла падения лучи тоже будут только отражаться (например, лучи 3 и 3"). Если взять полуцилиндр из стекла и смотреть через него из положений глаза 1, 2, 3, 4, то лучи 1 и 2 будут преломляться, так что из положений 1, 2 окажется видна линия оси О. Лучи 3 и 4 будут полностью отражаться от нижней грани, так что из положений 3, 4 будет видна вертикально поставленная у края полуцилиндра линейка.
На предыдущих уроках вы познакомились с основными законами распространения света: законами отражения и преломления. Но, как известно, любой постигнутый закон человек стремится использовать на практике. Если для двух сред показатель преломления остается постоянным, можем ли мы, например, определять вещество одной среды, зная вещество другой, по углу отклонения светового луча при прохождении границы раздела этих сред? Как это сделать на практике, вы узнаете из этого урока, посвященного лабораторной работе.
Тема: Оптика
Урок: Практическая работа по теме « Определение показателя преломления стекла»
Цель работы : определение относительного показателя преломления стекла с помощью плоскопараллельной пластины.
Рис. 1. Определение показателя
sinα - угол падения
sinγ - угол преломления
На рисунке - две горизонтальные линии: малая и большая грань плоскопараллельной пластины (см. Рис. 1).
В точке О располагается первая булавка. Вторая булавка располагается в точке А. Направление АО - направление падающего луча.
Направление от точки О до булавки, расположенной на большой грани, - преломленный луч.
Отмерим при помощи линейки расстояние ОD = ОА.
Из точки А на перпендикуляр раздела двух сред опускаем перпендикуляр. Из точки D на перпендикуляр раздела двух сред опускаем перпендикуляр.
Два треугольника - прямоугольные. В них можно определять синус угла падения и синус угла преломления.
При помощи линейки измеряются расстояние АС и расстояние DB.
Необходимо сделать несколько измерений. Для этого нужно изменять расположение второй булавки под любым другим углом. Вследствие этого угол падения и угол преломления будут меняться, но показатель преломления будет постоянным для данных двух сред.
1 способ
Оборудование : плоскопараллельная пластина, 3 булавки, линейка, транспортир, лист бумаги, карандаш, кусок поролона.
Ход работы:
1. Положим на стол кусок поролона, чтобы было удобнее воткнуть булавки.
2. Накрываем поролон белым листом бумаги.
3. Положим сверху плоскопараллельную стеклянную пластинку.
4. Карандашом обводим малую и большую грани.
5. Первую булавку воткнем возле первой грани, вторую булавку воткнем под некоторым углом к первой.
6. Наблюдая за двумя булавками через большую грань, найдем точку расположения третьей булавки, чтобы первая и вторая загораживали друг друга (см. Рис. 2).
Рис. 2. Плоскопараллельная пластина
7. Отмечаем место расположения всех трех булавок.
8. Снимаем оборудование и смотрим на полученный чертеж.
9. При помощи линейки измеряем катеты (см. Рис. 3).
Рис. 3. Определение показателя
СА = 15 мм, DB = 10 мм.
Для более точного результата необходимо выполнить несколько экспериментов.
Относительный показатель преломления равен 1,5, это означает, что скорость света при переходе из воздуха в стекло уменьшается в 1,5 раза.
Чтобы проверить полученные данные, необходимо сравнить их с таблицей показателей преломления для различных веществ (см. Рис. 4).
Рис. 4. Таблица показателей преломления
По показателю преломления можно определить, какое у нас вещество.
2 способ
Оборудование: лампочка, экран со щелью, лист бумаги.
Ход работы:
1. При помощи проводов соединяем гальванический элемент (батарейку) с лампочкой накаливания.
2. Перед лампой ставим экран со щелью, а за ним кладем плоскопараллельную пластинку.
3. Измеряем угол падения и угол преломления при помощи транспортира.
4. Используя таблицу Брадиса, найдем значения синусов по углам.
5. Вычисляем показатель преломления (см. Рис. 5).
Рис. 5. Плоскопараллельная пластина
Пример расчета погрешности
Погрешность:
1. Абсолютная.
2. Относительная.
Абсолютные погрешности: измерительного прибора, измерения
В металлической линейке погрешностью можно считать половину цены деления этого измерительного прибора, т. е. 0,5 мм.
Погрешность измерения также может составить половину цены деления линейки (0,5 мм).
В целом абсолютная погрешность равна 1 мм.
Относительная погрешность (ε) (см. Рис. 6):
Рис. 6. Относительная погрешность
Определение абсолютной погрешности измеряемого показателя преломления (см. Рис. 7):
Рис. 7. Абсолютная погрешность
- Нижегородский филиал МИИТ ().
ИНСТРУКЦИОННАЯ КАРТА №16
Тема лабораторной работы: «Определение показателя преломления стекла».
Цель: 1 . Наблюдать преломление света в реальных условиях.
2.Научиться использовать законы преломления для расчета показателя преломления.
Оборудование 1. Стеклянная пластинка. 2. Три иглы. 3.Транспортир. 4. Картон. 5. Таблица синусов.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Задание 1. Вставьте пропущенные слова в формулировку законов преломления света:
Отношение угла падения к синусу угла есть величина для двух данных сред.
Падающий луч, луч и нормаль к границе двух сред в точке падения лежат в плоскости.
Задание 2. Приведите примеры явления преломления в технике и обычной жизни.
Задание 3. Из предложенных вариантов выберите какой буквой обозначается показатель преломления:
2) n 3) N 4)
Задание 4. Ответьте на вопрос: в чем физический смысл преломления света?
Задание 5. Вспомните основные правила техники безопасности и обратите особое внимание, что необходимо:
1. Приступать к выполнению задания можно только после разрешения преподавателя.
2.После окончания работы следует привести в порядок рабочее место, сдать все приборы и принадлежности.
Задание 6. Опытным и расчетным путем определите показатель преломления стекла .
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТА НА ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ
ПРЕЛОМЛЕНИЯ СТЕКЛА
ШАГ 1 . Положить развернутую тетрадь на картон. На лист тетради плашмя положить стеклянную пластинку и обвести карандашом ее контуры.
ШАГ 2 . С одной стороны стеклянной пластинки вколоть две иглы так, чтобы одна из них расположилась на верхней грани пластинки, а вторая произвольно, но так, чтобы прямая, проходящая через эти иглы не совпадала с перпендикуляром к верхней грани.
ШАГ 3 . Поднять картон на уровень глаз и, глядя через стекло, вколоть третью иглу в нижнюю грань контура стеклянной пластинки так, чтобы она закрыла собой изображение двух первых игл (смотри рисунок).
ШАГ 4 . Стекло и иглы снять с листа, места проколов обозначить точками 1, 2 и 3. Через точки 1,2 и 3 провести прямые линии до пересечения с контурами стекла. Через точку 2 провести перпендикуляр к границе раздела двух сред: воздух – стекло.
ШАГ 5 . Измерить угол падения и угол преломления . Значения синусов этих углов определить по таблице, округлив до сотых.
ШАГ 6 . Опыт повторить еще два раз, меняя каждый раз угол падения луча .
ШАГ 7 . Для каждого опыта вычислить показатель преломления по формуле:
ШАГ 8 . Определить погрешность измерений методом средней арифметической.
=
ШАГ 9 .Определите абсолютную погрешность:
=
=
=
=
ШАГ 10 .Определите относительную погрешность:
100% =
Результаты всех измерений и вычислений занесите в таблицу.
Угол падения
Угол преломления
Показатель преломления
Среднее значение показателя преломления
Абсолютная погрешность
Средняя абсолютная погрешность
Относительная погрешность
Град.
Град.
ШАГ 11. Сделайте вывод. Удалось ли вам определить показатель преломления стекла. Объясните почему.
При выполнении заданий 1-4
Задание № 1 1 балл
Задание № 2 1 балл
Задание № 3 1 балл
Задание № 4 1 балл
При выполнении задания № 6 - относительная погрешность
25% - 5 баллов
45% - 4 балла
70% - 3 балла
более 70% - 2 балла
Подведение итогов проводится путем суммирования деятельности студента
Оценка «5» – 9 баллов
«4» – 8 баллов
«3» – 7 баллов
«2» - 5 балла
Задание 7. Вспомните основные моменты занятия и определите по 5-балльной шкале следующие параметры:
Насколько вам было сложно выполнять данную лабораторную работу.
Насколько вам было интересно выполнять данную работу.
На какую оценку вы выполнили данную работу.
ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ НА «ОТЛИЧНО»:
1.Определить показатель преломления стекла, если при отражении от него света отраженный луч полностью поляризован при угле преломления φ=35° .
2. Угол падания равен 30 , угол между падающим лучом и преломленным 140 . В какой среде луч распространялся вначале: в оптически более плотной или менее плотной? Докажите.