«Измерение показателя преломления»

План- конспект занятия

Дисциплина: Физика

Тема урока: «Измерение показателя преломления»

Тип урока: Урок комплексного применения знаний - лабораторная работа.

Используемые технологии: исследовательская деятельность, технология проблемного обучения.

Цель урока: выработка умений самостоятельно применять знания в комплексе при решении практических задач.

Планируемые результаты обучения:

Метапредметные: овладеть навыками самостоятельного приобретения знаний о законе преломления света, постановки цели, планирования, самоконтроля и оценки результатов своей деятельности по изучению преломления света, регулятивными универсальными учебными действиями при решении задач, формировать умения воспринимать, перерабатывать и представлять информацию в словесной, образной и символической формах, вести дискуссию, работать в группах.

Личностные: осознать необходимость самостоятельного приобретения знаний о законе преломления света и практическую значимость изученного материала, стимулировать использование экспериментального метода исследования явления преломления света, сформировать самостоятельность в приобретении новых знаний о преломлении света, познавательный интерес, развивать интеллектуальные и творческие способности, убежденность в познании природы, уважительное отношение друг к другу, к учителю.

Общие предметные: понимать явление преломления света, проводить наблюдение, планировать и выполнять опыты по изучению преломления света, объяснять полученные результаты и делать выводы, обнаруживать зависимость между углом падения и углом отражения, применять знания о преломлении света на практике, докладывать о результатах своих исследований, кратко и четко отвечать на вопросы.

Частные предметные: объяснять явление преломления света, понимать смысл закона преломления, овладеть графическим способом построения изображений, использовать полученные знания в повседневной жизни.

1. Организационный этап. Приветствие. (1 мин)

2. Актуализация. (5 мин)

- Ребята, на прошлом занятии мы изучали законы геометрической оптики. Можете напомнить какие именно?

- «Закон прямолинейного распространения света. Закон отражения. Закон преломления. Закон полного отражения света».

- А что вы помните про закон отражения?

- «От­ра­жен­ный луч, па­да­ю­щий луч и пер­пен­ди­ку­ля­р к гра­ни­це раз­де­ла двух сред лежат в одной плос­ко­сти. Угол па­де­ния равен углу от­ра­же­ния».

- Хорошо, а про закон преломления помните?

-Да, «Падающий луч, преломленный луч и нормаль к границе раздела двух сред в точке падения лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух сред.

- Приведите примеры.

- «Примеры - светоотражающие полоски на форме, бинокль, перископ (на подводных лодках), в прожекторных установках, микроскоп и телескоп, нахождение различных предметов на дне реки (моря),в различных судовых приборах где находятся оптические призмы и линзы. А так же расхождение месторасположения звезд на небе, радуга и миражи, блеск и яркость драгоценных камней.

- А что за величина n?

-«Относительный показатель преломления второй среды относительно первой»

-А для всех ли предметов показатель преломления одинаков?

-«Нет. Показатель преломления для всех предметов разный, его можно высчитать и в случае необходимости его можно посмотреть в таблице».

3. Подготовка к основному этапу занятия (10 мин)

-Просто у меня тут проблема возникла…Я тут нашла ящичек, в котором лежат различные прозрачные геометрические фигуры (демонстрация их). Мне их необходимо отсортировать по возрастанию показателя преломления, сможете мне в этом помочь?

- «Конечно, сможем».

- Значит, какова сегодня ваша цель?

- «Определить показатель преломления».

- Отлично, одна бы я на это потратила много времени, а с вами мы справимся быстро. А давайте посмотрим, что нам для этого может понадобиться (включаю на экране презентацию Слайд 2 с рисунком, оборудование уже на столе, фигуры еще у меня).

- Перечисляют «тонкий луч света, полученный при помощи экрана с прорезью, лист бумаги, линейка, прозрачное тело, транспортир или циркуль». Обсуждаем рисунок.

(На первую параллельную грань направляют узкий световой пучок под каким-либо углом к грани. Вдоль падающего на пластину и вышедшего из нее световых пучков тонко очиненным карандашом ставят точки 1, 2, 3 и 4. После этого лампочку выключают, пластину снимают и с помощью линейки прочерчивают входящий, выходящий и преломленный лучи.

Через точку В границы раздела сред воздух — стекло проводят перпендикуляр к границе, отмечают углы падения α и преломления β. Далее с помощью циркуля проводят окружность с центром в точке В и строят прямоугольные треугольники АВЕ и CBD.

Так как   и АВ = ВС, то для определения показателя преломления стекла достаточно измерить с помощью линейки длины отрезков АЕ и DС. При этом в обоих случаях инструментальную погрешность можно считать равной 1 мм. Погрешность отсчета надо взять также равной 1 мм для учета неточности в расположении линейки относительно края светового пучка.

- Отлично, давайте теперь разберем основные этапы проведения эксперимента (следующий слайд 3 с инструкцией).

- «Кто-нибудь один зачитывает его» (в это время, раздаю распечатки лабораторной работы).

1) Обвести на листе бумаги полученную фигуру.

2) Направить луч на эту фигуру под произвольным углом через щель.

3) Обвести падающий и преломленный луч.

4) Убрать фигуру и соединить точку падения луча и точку выхода преломленного луча.

5) Дополнить рисунок необходимыми геометрическими построениями

6) Замерить необходимые величины и внести в таблицу (проговариваем какие величины надо замерять)

7) Рассчитать показатель преломления данной фигуры и внести данные в таблицу.

8) Повторить эксперимент еще раз, изменив угол падения луча. Занести данные в таблицу.

9) Произвести вычисления.

10) Сделать вывод о том, зависит ли показатель преломления от угла падения. А так же с какими сложностями вы столкнулись.

- Спасибо, так же сейчас вы получили распечатки, со всеми необходимы указаниями. Не забывайте вносить данные в таблицу. (слайд 4 с шапкой таблицы)

Так же не забывайте соблюдать правила оформления лабораторной работы (слайд 5):

1) Название

2) Цель

3) Оборудование

4) Таблица

5) Рисунок

6) Расчеты

7) Вывод

- В конце занятия сдадите тетради на проверку, а я по вашим данным отсортирую фигуры и на следующем занятии мы посмотрим что получилось.

Можете приступать к выполнению.

4. Основной этап (25 минут)

5. Заключение (рефлексия)

Курсанты сдают оборудование, и обсуждаем все ли получилось, с какими трудностями столкнулись.

Приложение 1

Лабораторная работа «Измерение показателя преломления»

Цель: определить показатель преломления.

Оборудование: тонкий луч света, полученный при помощи экрана с прорезью, лист бумаги, линейка, прозрачное тело, транспортир или циркуль.

Порядок выполнения работы:

1. Приготовить бланк отчета с таблицей.

1. На свободном чистом листе обводим полученную фигуру.

2. Направьте луч на грань этой фигуры под произвольным углом через щель.

3. Обвести падающий и преломленный луч.

4. Убрать фигуру и соединить точку падения луча и точку выхода преломленного луча. Через точку В границы раздела сред воздух — стекло проводят перпендикуляр к границе, отмечают углы падения α и преломления β.

Рис. 1

1. Дополнить рисунок необходимыми геометрическими построениями: с помощью циркуля проводят окружность с центром в точке В, падающий и преломленный луч продлевают до касания окружности и строят прямоугольные треугольники АВЕ и CBD.

Рис.2

1. Измерить длины отрезков АЕ и CD и внести в таблицу.

2. Рассчитать показатель преломления n данной фигуры и внести данные в таблицу:

3. Повторить эксперимент еще раз, изменив угол падения луча. Занести данные в таблицу.

4. Произвести вычисления:

• Максимальную относительную погрешность ε измерения показателя преломления определяют по формуле

• Максимальная абсолютная погрешность определяется по формуле Δn = n_прε.

1. Окончательный результат измерения показателя преломления записывается так: n = n_пр ± Δn.

2. Сделать вывод о том, зависит ли показатель преломления от угла падения. А так же с какими сложностями вы столкнулись.

Контрольный вопрос

Чтобы определить показатель преломления стекла, достаточно измерить транспортиром углы α и β и вычислить отношение их синусов. Какой из методов определения показателя преломления предпочтительнее: этот или использованный в работе?