2026高考一轮总复习 物理课件_实验十七　测量玻璃的折射率_含解析

这是一份2026高考一轮总复习 物理课件_实验十七　测量玻璃的折射率_含解析，共54页。
2. 实验器材木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、直尺（刻度尺）、铅笔。
（1）用图钉把 固定在木板上。
（2）在白纸上画一条直线aa'，并取aa'上的一点O为 点，作过O点 的法线MM'。
（3）画出线段AO作为 光线，并在AO上插上P1、P2两个大头针。
（4）在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线aa'对齐，并画出 另一条长边的对齐线bb'。
（5）眼睛在bb'的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使P1 的像被 的像挡住，然后在眼睛这一侧插上大头针P3，使P3挡 住 的像，再插上P4，使P4挡住 的像和P3。
（6）移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P3、P4的针孔位置确定出射光 线 及出射点 ，连接O、O'得到线段OO'。
（7）用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2。
（8）改变入射角，重复实验。

5. 误差分析本实验误差主要来源于入射光线、出射光线确定的准确性以及入射角和折 射角的测量造成的偶然误差。
（1）实验时，应尽可能将大头针竖直插在纸上，且P1和P2之间、P3和P4之 间、P2与O之间、P3与O'之间距离要 一些。
（2）入射角θ1不宜太大（接近90°），也不宜太小（接近0°）。
（3）操作时手不能触摸玻璃砖的光洁 ，也不能把玻璃砖界面 当尺子 ⁠。
（4）实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。
（5）玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5 cm以上，若宽度太小，则测量误 差较大。
（2024·安徽高考11题）某实验小组做“测量玻璃的折射率”及拓 展探究实验。
（1）为测量玻璃的折射率，按如图所示进行实验，以下表述正确的一项 是 。（填正确答案标号）
解析： 在白纸上画出一条直线a作为界面，把长方体玻璃砖放在白纸 上，使它的一个长边与a对齐。用直尺或者三角板轻靠在玻璃砖的另一长 边，按住直尺或三角板不动，将玻璃砖取下，画出直线a'代表玻璃砖的另 一边，而不能用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和a'，故 A错误；在玻璃砖一侧插上大头针P1、P2，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两 个大头针，使P2把P1挡住，这样就可以确定入射光线和入射点O1。在眼睛 这一侧，插上大头针P3，使它把P1、P2都挡住，再插上大头针P4，使它把 P1、P2、P3都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点O2，故B正确；实 验时入射角θ1应尽量大一些，但也不能太大（接近90°），以减小实验误 差，故C错误。
（2）为探究介质折射率与光的频率的关系，分别用一束红光和一束绿光 从同一点入射到空气与玻璃的分界面。保持相同的入射角，根据实验结果 作出光路图，并标记红光和绿光，如图乙所示。此实验初步表明：对于同 一种介质，折射率与光的频率有关，频率大，折射率 （填“大”或 “小”）
某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针， 刻度尺，圆规，笔，白纸。
（1）下列哪些措施能够提高实验准确程度 （选填选项前字母）。
解析： 为了减小作图误差，应选用两光学表面间距大的玻璃砖，A正 确；根据折射定律可知，如果两个光学面不平行，不影响入射角与折射角 的值，所以对折射率的测定结果不产生影响，B错误；为了准确确定光路 图，应选用较细的大头针来完成实验，选用粗的大头针完成实验时，观察 时容易出现误差，C错误；插在玻璃砖同侧的大头针之间的距离适当大些 时，在相同的距离误差情况下引起的角度误差较小，D正确。
（2）该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大 头针扎下的孔洞如图所示，其中实验操作正确的是 ⁠。
解析： 由题图可知，选用的玻璃砖两光学表面平行，则入射光线应 与出射光线平行，B、C错误；又光线在玻璃砖中与法线的夹角应小于光线 在空气中与法线的夹角，A错误，D正确。
（3）该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B两点，再过A、B两点作法线NN'的垂线，垂足分别为C、D两点，如图a所示，则玻璃砖的折射率n＝ （用图中线段的字母表示）。
（4）在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙两位同学在纸上画 出的界面aa'、bb'与玻璃砖位置的关系分别如图b中①、②所示，其中甲同 学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖。他们的其他操作均正 确，且均以aa'、bb'为界面画光路图。则甲同学测得的折射率与真实值相 比 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）；乙同学测得的折射率 与真实值相比 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
（2024·湖北高考11题）某同学利用激光测量半圆柱体玻璃砖的折 射率，具体步骤如下：
①平铺白纸，用铅笔画两条互相垂直的直线AA'和BB'，交点为O。将半圆 柱体玻璃砖的平直边紧贴AA'，并使其圆心位于O点，画出玻璃砖的半圆弧 轮廓线，如图a所示。②将一细激光束沿CO方向以某一入射角射入玻璃砖，记录折射光线与半圆 弧的交点M。③拿走玻璃砖，标记CO光线与半圆弧的交点P。④分别过M、P作BB'的垂线MM'、PP'，M'、P'是垂足，并用米尺分别测量 MM'、PP'的长度x和y。⑤改变入射角，重复步骤②③④，得到多组x和y的数据。根据这些数据作 出y-x图像，如图b所示。
（1）关于该实验，下列说法正确的是 （单选，填标号）。
解析： 在本实验中，为了减小测量误差，入射角应适当大些，因为 入射角越大，折射角也越大，则入射角和折射角的测量误差都会减小，从 而使折射率的测量误差减小，A错误；与插针法相比，激光的平行度好， 能更准确地确定入射光线和折射光线，从而更有利于减小实验误差，B正 确，选择圆心O点作为入射点，是因为便于计算，并不是因为此处的折射 现象最明显，C错误。
（2）根据y-x图像，可得玻璃砖的折射率为 ⁠ （保留三位有效数字）。
1.58（1.56～1.60均可）　
（3）若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径，则折射率的 测量结果 （填“偏大”“偏小”或“不变”）。
解析： 由（2）问分析可知折射率的表达式中没有半圆弧轮廓线半径 R，所以轮廓线半径的测量误差对实验结果没有影响，即折射率的测量结 果不变。
1. 在“测量玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作后插好了4枚大头 针，如图甲所示。
（1）下列说法正确的是 ⁠；
解析： 入射角大些，折射角也会大些，折射现象较明显，角度的相对误差会较小，但要注意并不是入射角越大越好，应适度，故A错误；为了防止弄脏玻璃砖，不能用铅笔贴着光学面画出界面，故B错误；实验中需要测量角度时既可用量角器，也可用圆规和直尺等工具进行测量，故C正确；判断像与针是否在同一直线时，应该观察大头针的整个部分，不能只观察其头部，故D错误。
（2）请在图甲中画出完整的光路图；
解析：光路图如图a所示。
（3）对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n ＝ （保留三位有效数字）；
1.54（1.45～1.62均可）　
（4）为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了两次实验， 经正确操作后插好了8枚大头针，如图乙所示。图乙中P1和P2是同一入射光 线上的2枚大头针，其对应出射光线上的2枚大头针是P3和 （选填 “A”或“B”）。
解析：光线经由P1P2射入后光路图如图c所示。第一次折射时入射角大于折射角，第二次是从玻璃 砖射向空气，折射角要大于入射角，出射光线要远 离法线，由图c可知经P3A的出射光线符合事实，而 经P3B的出射光线靠近法线不符合事实，故对应的出 射光线上的2枚大头针是P3和A。
2. 用圆弧状玻璃砖做测量玻璃折射率的实验时，先在白纸上放好圆弧状玻 璃砖，在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2，然后在玻璃砖的另一 侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚 大头针P3和P4，使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3以及P1和P2的像，在纸上 标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓，如图甲所示，其中O为两圆弧圆 心，图甲中已画出经P1、P2点的入射光线。
（1）在图甲上补画出所需的光路。
（2）为了测出玻璃的折射率，需要测量入射角和折射角，请在图甲中的 AB分界面上标出这两个角，分别用i和r表示。
答案： （1）、 （2）见解析图
解析： （1）、 （2）连接P1、P2表示入射光线，连接P3、P4表示出射光线，连接两光线与玻璃砖的交点，即为折射光线，测量的入射角i、折射角r及光路图如图所示。
（3）为了保证光线从弧面CD上射出，实验过程中，光线在弧面AB的入射 角应适当 （选填“小一些”“无所谓”或“大一些”）。
解析： 为防止光线在弧面CD发生全反射，光线在弧面AB的入射角应 适当小一些。
（4）多次改变入射角，测得几组入射角和折射角，根据测得的入射角和 折射角的正弦值，画出了如图乙所示的图像，由图像可知该玻璃的折射率 n＝ ⁠。
3. （2023·海南高考14题）用激光测玻璃砖折射率的实验中，玻璃砖与屏P平行放置，从另一侧用激光笔以一定角度照射，此时在屏上的S1处有激光 点，移走玻璃砖，光点移到S2处，回答下列问题：
（1）请画出激光束经玻璃折射后完整的光路图；
解析： 根据题意画出光路图如图所示。
（2）已经测出AB＝l1，OA＝l2，S1S2＝l3，则折射率n ＝ （用l1、l2、l3表示）；
（3）若改用宽ab更小的玻璃砖做实验，则S1S2间的距离会 （填 “变大”“变小”或“不变”）。
解析： 若改用宽ab更小的玻璃砖做实验，画 出光路图如图所示。可看出S1S2间的距离变小。
4. 某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率。开始玻璃砖的位置如图中实线所示，使大头针P1、P2与圆心O在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心O缓慢转动，同时在玻璃砖直径边一侧观察P1、P2的像，且P2的像挡住P1的像。如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失。此时只需测量出 ，即可计算出玻璃砖的折射率。请 用你的测量量表示出折射率n＝ ⁠。
玻璃砖直径边绕O点转过的角度θ　
5. 小明同学为探究光的折射定律设计了如图所示的实验装置，在玻璃水槽 中竖直放置的光屏由E和F两个半圆形光屏组成，其竖直方向的直径NOM为 两半圆屏的分界线，其中半圆形光屏F可绕直径NOM在水平方向折转。（1）实验时，先让光屏E、F位于同一平面内，一束激光贴着光屏E沿半径 方向从空气斜射入水中，在光屏F上 （选填“能”或“不能”）看 到折射后的光束；小明将光屏F沿逆时针（俯视）方向折转一定角度后， 则在光屏F上 （选填“能”或“不能”）看到折射光线，这说明 折射光线和入射光线 （选填“在”或“不在”）同一平面内；
解析： 先让光屏E、F位于同一平面内，一束激光贴着光屏E从空气斜射入水中，激光从光疏介质射入光密介质，在光屏F上能看到折射后的光束；当F屏沿逆时针（俯视）方向折转一定的角度后，则呈现折射光线的F屏和呈现入射光线的E屏不在同一平面内，所以在F屏上不能看到折射光线，这说明折射光线和入射光线在同一平面内。
（2）小明探究光从水射向空气时，折射角与入射角的关系，测得的数据 如下表所示。由表中数据可知，光从水斜射入空气中时，折射角 ⁠ （选填“大于”“等于”或“小于”）入射角。
解析： 分析表格数据可知，光从水斜射入空气 时，折射角大于入射角，且入射角增大时，折射角 也增大。
6. （2025·广东河源市开学考）某实验小组欲测定一段圆柱形玻璃砖的折 射率，其操作步骤如下：
a.将白纸固定在水平桌面上，将圆柱形玻璃砖竖直放在白纸上，用铅笔准 确描出玻璃砖底面圆的轮廓。
b.将底面圆圆周平分为60等份，并标上相应的数字，如图甲所示，再将玻 璃砖竖直放回图甲中的底面圆轮廓上进行实验。
c.用激光笔发出细束激光，沿平行于圆直径OO'的方向入射，分别准确记 录入射点P和出射点Q在圆周上对应的读数N1、N2。
d.改变入射点位置，重复步骤c。
（1）根据圆周上的读数N1、N2可得，入射角i＝ ，折射角 r＝ 。（以弧度制表示）
（2）若经过多次测量，作出sin i-sin r的图像如图乙所示，则玻璃砖的折射率为n＝ （结果保留三位有效数字）。
（3）在本实验的操作过程中，若入射光线发生了如图甲中虚线AB所示的 偏离，则折射率的测量值将 （选填“偏大”或“偏小”）。
解析： 若入射光线发生如题图甲中虚线AB所示的偏离，则入射角的 测量值偏小，折射率的测量值偏小。