中学物理实验技能训练讲义正文 - 图文(5)

中学物理实验技能训练讲义

实验六 测定玻璃砖的折射率的研究

【实验目的】

1．知道中学“测量玻璃折射率”的实验目的和实验方法。 2．能按正确的程序进行实验。

3．知道光的入射角和光路的确定方法对实验误差的影响。 4．研究做好本实验的关键，探索如何指导中学生做好该实验。 【实验器材】

????玻璃砖（梯形、三角形、圆形各一个）、白纸、制图板、大头针、胶带纸、三角板、量角器、铅笔。

【实验原理】

1.梯形玻璃砖折射率的测定： 如图6-1所示，要确定入射角 i的为入射光线OA通过玻璃砖aaˊbbˊ的折射光线，是通过插针法找出跟入射光线OA对应的出射光线OˊB，?就能测出折射光线OOˊ的方向和折射角r。再根据折射定律便可以计算出待测玻璃的折射率n?AP1asini。sinrOP2ioraboP3P4bABiOCB

图6-1 玻璃砖折射率的测定示意图 图6－2 圆形玻璃砖全反射角测定

2．圆形玻璃砖全反射角测定：

如图6-2，入射光线AO从O点射入，只要入射角刚好等于全反射角，那么就可以在

OC方向看到折射光线，利用这一特性，我们测出全反射角的大小。当然也可以计算出折射率的大小：n?1。 sini

3．三角形玻璃砖光的色散实验分析：

利用三角形玻璃砖也可以测定玻璃的折射率，可以分析光的色散现象，从理论上说，三角形玻璃砖（一般有一个角是直角或者钝角）的任何一个角都可以测定折射率，但从实验观测角度来说，则十分有讲究，同学们可以探究一下在不同角度下测定玻璃折射率的难易程度。

【实验关键】

1．入射角i要适中。若入射角ｉ过小（极端情况为ｉ=0），则折射光线OOˊ的偏折

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就小，那么ｉ，ｒ的测量相对误差将增大，从而影响实验的精确度。若入射角ｉ过大，则折射角ｒ也会增大，那么光线ooˊ在第二折射面bb`的入射角就可能大于临界角，光线在bbˊ折射面就可能会发生全反射，从而不能确定出射光线OˊB，也就不能确定折射角ｒ；即使不发生全反射，在光线OOˊ的入射角较大情况下，光线OOˊ在bbˊ折射面的大多光能量将被反射回玻璃，出射光线OˊB很弱，这不利于光路的确定，?从而也会影响实验的精确度。因此，做好该验的关键之一是选择适中的入射角ｉ。

2．光路确定要准确。用大头针确定光路时，大头针应竖直地插在白纸上，且玻璃砖每一侧两枚大头针Ｐ１与Ｐ２、Ｐ３与Ｐ４间的距离应大一些，在目测光路时，必须让Ｐ１Ｐ２的像与Ｐ３Ｐ４的物准确对齐于一条视线，以减少确定光路方向时造成的误差。

【实验内容】

????（一）梯形玻璃砖折射率的测定：

1．把白纸用胶带纸固定于制图板上。

2．在白纸上画一条直线aaˊ作为界面，画一线段OA?作为入射光线，并过O点画出界面aaˊ的法线NNˊ。

3．把长方形的玻璃砖放在白纸上，?使它的一个长边跟aaˊ对齐，并画出玻璃的另一个边长bbˊ。

4．在AO线段上竖直地插上两枚大头针Ｐ１Ｐ２。然后在玻璃砖的bb`一侧先后竖直地插上大头针Ｐ３、Ｐ４，?并用眼睛观察调整视线，使Ｐ３、Ｐ４与Ｐ１、Ｐ２的像能在一条视线上，即使Ｐ4能挡住Ｐ３本身和Ｐ１、Ｐ２的像。

5．记下Ｐ３、Ｐ４的位置，移去玻璃砖和大头针，过Ｐ３、Ｐ４引直线OˊB与bbˊ交于Oˊ点，连接OOˊ，OOˊ就是OA?在玻璃砖内的折射光线的方向。用量角器量出入射

sini角ｉ，折射角ｒ代入n?,计算折射率n?

sinr6．用上面的步骤分别求出ｉ分别为15°，30°，60°，?80°时的折射率，并求出平均值，算出每一入射角时的相对误差。

（二）自行设计实验方法和步骤，测定半圆形玻璃砖的全反射角，并以此计算折射率的大小。

（三）自行设计实验方法和步骤，测定三角形玻璃砖的折射率；注意探究不同的顶00

角（45，90）对于实验的影响。

【报告要求】

1．认真记录数据，分析数据，分析误差及其来源。

2．分析每步实验得失成败的关键，分析在中学该如何做好该实验尤其是光的全反射实验。

3. 分析一下中学光学类演示实验的设计和改进，比如光的直线传播、光的反射、光的折射、小孔成像、视网膜成倒立的实像、光的干涉和衍射演示实验等。

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实验七 PASCO实验的研究A

PASCO是由美国Pasco教学仪器公司开发研制的实验教学演示系统。系统以计算机接口技术和先进的传感器技术为核心，具有强大的灵活性。巧妙的设计考虑到了通用性和专用性的平衡，使各部件既相互独立又可随意组合，可以迅速的搭建成几乎任何可以想到的实验组合，把设想变为现实。系统涉及到多种传感器，涵盖了包括力、热、声、光、电、磁、近代物理等各方面，应用渗透到物理、化学、医学、环境检测等各学科。实时的数据采集使系统可以有效的在社会生产中被广泛使用。

本实验室根据实际需要配置了部分组件，可以开设轨道类实验、转动类实验、热学类实验、磁悬浮类实验、电磁类实验及设计类实验。通过实验，我们可以验证各种物理定律，并形象的演示物理过程，使用专用的数据采集分析软件，可以对实验数据进行分析处理，得到可靠的实验结果和结论。然而，万事有利有弊，传感器类实验的优缺点都十分突出，这里同学们在做实验需要进行认真反思的。

【实验目的】

1．理解PASCO实验的物理原理、实验实现思路以及Pasco系统的工具性。

2．学会利用传感器进行实验研究。了解中学开展传感器实验的意义、价值和应用等。 3．研究做好本实验的关键；探索如何指导中学生做好该实验。 【实验器材】

PASCO750计算机接口、软件DateStudio、热学类传感器及其配件、RC电路板、电压传感器等。

【实验举例】

本传感器实验的探究性和开放性都很强，实验项目众多，因此要将所有实验项目的原理意义列举是不可能的，这需要同学们根据实际实验项目和要求，自我总结实验原理。同时实验步骤也因探究过程和要求也有所区别。这也正符合本课程“探究”的本质。本实验仅例举两个实例，希望以点带面增进大叫对PSACO实验、传感器实验的了解和研究。 实验一 RC电路充放电实验 实验原理

RC电路的暂态过程就是当电源接通或断开后的“瞬间”，电路中的电流或电压非稳定

的变化过程。

（1）充电过程：根据基尔霍夫定律，当K与“1”接通时：

qiR??E （7.1）

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或写成

Rdqq??E （7.2） dtC

图 7-1 RC电路的暂态过程示意图

q?Q(1?e?t/?) （7.3）

式中 ?(?RC)称为RC串联电路的时间常数，单位为秒；Q(?EC)为电容器（C）的端电压为E时所贮藏的电荷量大小，单位为库仑；q为t时刻电容器贮藏的电荷量。

由（7.3）式可计算出电容和电阻两端的电压与时间关系的表达式： Uc?q/C?E(1?e?t/?) （7.4）

dq?Ee?t/? （7.5） dt（2）放电过程：当K与“0”接通时，

dq1?q?0 （7.6） RdtC UR?R根据初始条件 q(0 …… 此处隐藏：2677字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……