Открытый урок по физике в 11 классе

Открытый урок в 11 классе по физике

«Определение показателя преломления стекла» подготовила и провела Стрельцова С.Д. 12 декабря 2014 г.

Цель урока: изучить законы преломления света и определить относительный показатель преломления стекла с помощью плоскопараллельной пластины.

Эпиграф: Один опыт я ставлю выше, чем тысячу мнений, рождённых только воображением. ( М. В. Ломоносов)

Учитель:

На предыдущих уроках вы познакомились с основными законами распространения света: законами отражения и преломления. Как известно, любой постигнутый закон человек стремится использовать на практике.

Если для двух сред показатель преломления остаётся 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, посвящённого лабораторной работе.

План урока:

1.     Повторение теории

2.     Выполнение экспериментального задания.

3.     Контрольные вопросы и задачи.

Для выполнения работы повторим теорию:

1)    Что означает «свет преломляется»?

( Ответ: меняет направление распространения)

2)    Чем это объясняется? ( Ответ: Изменяется скорость света при переходе из одной среды в другую)

3)    В какой среде скорость света максимальна? ( Ответ: В вакууме: с=300000 км/с)

4)    Что характеризует показатель преломления? ( Ответ: изменение скорости света в среде)

5)    Что означает абсолютный показатель преломления? ( Ответ: абсолютный показатель преломления – отношение скорости света  с в вакууме к скорости света v в данной среде : n= . Из этого определения следует, что абсолютный показатель преломления всегда больше единицы)

6)    Сформулируйте закон преломления света. ( Ответ: отношение синуса угла падения к синусу угла преломления равно обратному отношению абсолютных показателей преломления соответствующих сред  =

7)    Как  зависит отношение абсолютных показателей преломления соответствующих сред от скоростей света в этих средах? ( Ответ:  =  ; отношение показателей преломления равно обратному отношению скоростей света в первой и второй средах)

8)    Что называют относительным показателем преломления второй среды относительно первой? ( Ответ: относительный показатель преломления равен отношению их абсолютных показателей преломления: n_2,1 = 

9)    Как согласно формуле из п. 6 определить показатель преломления двух сред? ( Ответ: надо измерить угол падения α на границу раздела сред и угол преломления β. Таким же способом можно определить и абсолютный показатель преломления, если одна из двух сред – воздух, т.к. скорость света в воздухе практически равна скорости света в вакууме)

Опишем порядок выполнения работы первым способом:

n=

где α – угол падения, β- угол преломления.

На рисунке две жирные линии: большая и малая грани плоскопараллельной пластины. В точке О располагается первая булавка, а вторая булавка в точке А. направление ОА – направление падающего луча. Направление от точки О до булавки, расположенной на большой грани – преломлённый луч. Отмерим с помощью линейки расстояние ОD =OA. 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 определить синус угла падения и синус угла преломления при помощи линейки измеряются расстояния AC   DB.

    Sin α= ;      sin β=  ;  n= =

Далее вносим все полученные результаты в таблицу:

Номер опыта	CA, мм	DB, мм	n

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 двух данных сред.

Оборудование: плоскопараллельная пластина, 3 булавки, линейка, 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 пластину

4.     Карандашом обводим малую и большую грани.

5.     Первую булавку воткнём возле первой грани, а вторую воткнём под некоторым углом к первой.

6.     Наблюдая за двумя булавками через большую грань, найдём точку расположения третьей булавки, чтобы первая и вторая загораживали друг друга.

7.     Отмечаем место расположения всех трёх булавок.

8.     Снимем оборудование и смотрим на полученный чертёж.

9.     С помощью линейки восстановим ход падающего луча.

10. В точке, где луч вошёл в пластину ( точка О) восстановим перпендикуляр к контуру её малой параллельной грани MN.

11.  От точки О отложим два отрезка равной длины: один вдоль линии хода падающего луча ( отрезок ОА), другой – вдоль линии хода луча внутри пластины и его продолжение ( отрезок OD)

12. Из концов этих отрезков ( точек D и А) на прямую MN опустим перпендикуляры.

13. Найдём с помощью линейки длины отрезков СА и DB . Занесём данные в таблицу:

№ опыта	СА, мм	DB, мм	n

14.  Для более точного результата надо выполнить несколько экспериментов.

15. Пусть, например, мы получили СА= 15мм, DB=10 мм, тогда относительный показатель преломления равен  == 1,5. Это означает, что скорость света при переходе из воздуха в стекло уменьшается в 1,5 раза.

16.  Чтобы проверить данные полученные, надо сравнить их с таблицей показателей преломления для различных веществ:

Вода ( при 200 С)	1,33
Кедровое масло ( при 200 С)	1,52
Сероуглерод ( при 200 С)	1,63
Лёд	1,31
Каменная соль	1,54
Кварц	1,54
Рубин	1,76
Алмаз	2,42

Различные сорта стекла                              от 1,47 до 2,04

По показателю преломления можно определить какое у нас вещество.

Опишем ход работы вторым способом:

Оборудование: лампочка, экран со щелью, лист бумаги, источник питания на 4 В, соединительные провода, лимб.

1.     При помощи проводов соединяем гальванический элемент ( батарейку) с лампочкой накаливания

2.     Перед лампой ставим экран со щелью, а за ним кладём плоскопараллельную пластину

3.     Измеряем угол падения и угол преломления при помощи транспортира

4.     Используя таблицы Брадиса находим значения синусов по углам

5.     Вычисляем показатель преломления

Например: α – угол падения,  β – угол преломления.

   Угол α=60⁰, sin α = 0,86;  угол β= 35⁰, sin β =0,58.

   n- относительный показатель преломления =  = =1,5

Вывод: проделав данную работу, мы научились измерять показатель преломления твёрдых тел ( стеклянной пластины). Полученные значения показателя преломления соответствуют табличным, что говорит об эффективности данного метода измерения.

Дома: контрольные вопросы:

1.     Что называют абсолютным и относительным показателем преломления?

2.     Какие два метода определения показателя преломления вы изучили на этом уроке?

3.     Какой метод на ваш взгляд лучше?

4.     За счёт чего возникают погрешности измерений?

5.     Зная показатель преломления среды, какую физическую величину , характеризующую данную среду, можно вычислить?

Окончание урока.

На этом уроке мы научились определять относительный показатель преломления стекла самыми простыми способами. Мы стали любознательнее, эрудированнее, и открыли для себя ещё одну страницу огромной книги под названием « Физика».

Дома – подготовить ответы на контрольные вопросы. Спасибо за работу.