第4章 实验：测量玻璃的折射率（课件PPT）-【金榜题名】2026-2027学年高二物理选择性必修第一册高中同步学案（人教版）

该高中物理课件聚焦“测量玻璃的折射率”实验，从折射定律原理切入，通过插针法确定光路，结合计算法、图像法、单位圆法等数据处理方式，搭建从原理理解到实验操作再到数据处理的学习支架，衔接光的折射规律与实验实践。 其亮点在于融合科学探究与科学思维，通过规范实验步骤、误差分析培养严谨态度，借助单位圆法等模型建构及三棱镜、液体折射率测量等创新设计，提升科学推理与探究能力，助力教师高效教学，帮助学生深化实验理解与科学素养。

第四章　光 实验：测量玻璃的折射率 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 目录 contents Part 01 课前预习·梳理教材 Part 02 课堂探究·核心突破 Part 04 课时作业(二十) Part 03 课堂达标·素养提升 第四章 光 返回导航 1 课前预习·梳理教材 返回导航 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 课堂探究·核心突破 返回导航 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 课堂达标·素养提升 返回导航 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 第四章 光 返回导航 1 课时作业（二十） 点击进入 word 第四章 光 返回导航 1 谢谢观看 第四章 光 返回导航 1 学习 目标 1．知道测量玻璃的折射率的原理、方法和步骤． 2．会确定入射光线、折射光线、入射角及折射角． 3．学会用不同方法计算玻璃的折射率． 一、实验目的 掌握测定玻璃折射率的方法 二、实验原理 用插针法确定光路，找出跟入射光线相应的出射光线，用量角器测出入射角θ1和折射角θ2，根据折射定律计算出玻璃的折射率n＝eq \f(sin θ1,sin θ2)． 三、实验器材 玻璃砖、白纸、木板、大头针四枚、图钉四枚、量角器、三角板(或直尺)、铅笔． 四、操作步骤 1．如图所示，将白纸用图钉钉在平木板上． 2．在白纸上画出一条直线aa′作为界面(线)，过aa′上的一点O画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为入射光线． 3．把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐，画出玻璃砖的另一边bb′． 4．在直线AO上竖直插上两枚大头针P1 、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线方向直到P2的像挡住P1的像．再在观察者一侧竖直插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3及P1、P2的像，记下P3、P4的位置． 5．移去大头针和玻璃砖，过P3、P4所在处作直线O′B与bb′交于O′，直线O′B就代表了沿AO方向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向． 6．连接OO′，入射角θ1＝∠AON，折射角θ2＝∠O′ON′，用量角器量出入射角和折射角． 7．用上述方法测出入射角分别为30°、45°、60°时的折射角． 五、数据处理 1．计算法：通过多次测量入射角和折射角，然后查数学用表，得出入射角和折射角的正弦值，再代入n＝eq \f(sin θ1,sin θ2)中求出多次不同入射角时n的值，然后取其平均值，即为玻璃砖的折射率． 2．图像法：求出多组对应的入射角与折射角的正弦值，作出sin θ1－sin θ2图像，由n＝eq \f(sin θ1,sin θ2)可知图像应为直线，如图所示，其斜率为折射率． 3．单位圆法：在不使用量角器的情况下，可以用画单位圆法． (1)以入射点O为圆心，以一定长度R为半径画圆，交入射光线OA于E点，交折射光线OO′于E′点，过E作NN′的垂线EH，过E′作NN′的垂线E′H′，如图所示． (2)由图中关系sin θ1＝eq \f(EH,OE)，sin θ2＝eq \f(E′H′,OE′)，OE＝OE′＝R， 则n＝eq \f(sin θ1,sin θ2)＝eq \f(EH,E′H′)，只要用刻度尺测出EH、E′H′的长度就可求出n． 六、注意事项 1．实验中，玻璃砖在纸上的位置不可移动． 2．不能用手触摸玻璃砖光洁面，更不能把玻璃砖当尺子用． 3．大头钉应竖直插在白纸上，且玻璃砖同一侧两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距离应适当大些，以减小确定光路方向时造成的误差． 4．实验中入射角不宜过小或过大，否则会使测量误差增大． 5．本实验中如果采用的不是两面平行的玻璃砖，而是采用三棱镜、半圆形玻璃砖等，那么只要出射光线和入射光线不平行，同样能测出折射率． 七、实验误差 1．入射光线和出射光线画得不够精确．因此，要求插大头针时两大头针间距应稍大． 2．入射角、折射角测量不精确，为减小测角时的相对误差，入射角要稍大些，但不宜太大，入射角太大时，反射光较强，折射光会相对较弱． 一、实验原理、操作与数据处理 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________． A．选用两光学表面间距大的玻璃砖 B．选用两光学表面平行的玻璃砖 C．选用粗的大头针完成实验 D．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些 (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______． (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点，再过A、B点作法线NN′的垂线，垂足分别为C、D点，如图所示，则玻璃的折射率n＝________．(用图中线段的字母表示) 解析：(1)为了减小实验误差，选用的玻璃砖前后表面间距应尽量大些，即使玻璃砖内的折射光线尽量长些，A正确；测量折射率时，只需找出入射光线的折射光线，因此玻璃砖的两光学表面可以不平行，B错误；为了减小实验误差应选用较细的大头针完成实验，C错误；两枚大头针之间的距离应尽量大些，描绘出的光线误差会较小些，D正确．(2)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)由折射定律可知n＝eq \f(sin∠AOC,sin∠BOD)＝eq \f(\f(AC,AO),\f(BD,BO))＝eq \f(AC,BD)． 答案：(1)AD　(2)D　(3)eq \f(AC,BD) 在“测量玻璃的折射率”实验中： (1)为了取得较好的实验效果， A．必须选用上下表面平行的玻璃砖 B．选择的入射角应尽量小些 C．大头针应垂直地插在纸面上 D．大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些 其中正确的是________． (2)A同学在画界面时，不小心将两界面aa′和bb′间距画得比玻璃砖宽度大些，如图甲所示，则他测得的折射率________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)． (3)B同学在量入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，以O点为圆心，OA为半径画圆，并延长OO′交圆于C点，过A点和C点作垂直于法线的直线分别交于B点和D点，如图乙所示，则他只需要测量___________，就可求出玻璃的折射率n＝________． 解析：(1)插针法测量折射率时，玻璃砖上下表面不一定要平行，故A错误；为了减小测量的相对误差，选择的入射角应尽量大些，效果会更好，故B错误；为了准确确定入射光线和折射光线，大头针应垂直地插在纸面上，故C正确；大头针P1和P2及P3和P4之间的距．离适当大些时，相同的距离误差，引起的角度误差会减小，效果会好些，故D正确． (2)如图，实线是真实的光路图，虚线是玻璃砖宽度画大后的光路图，由图看出，在这种情况测得的入射角不受影响，但测得的折射角比真实的折射角偏大，因此测得的折射率偏小． (3)根据折射定律得，n＝eq \f(sin∠AOB,sin∠DOC)＝eq \f(\f(AB,R),\f(CD,R))＝eq \f(AB,CD)，可知需要测量AB、CD的距离，折射率n＝eq \f(AB,CD)． 答案：(1)CD　(2)偏小 (3)AB、CD的距离　eq \f(AB,CD) 二、实验创新 “测量玻璃的折射率”实验中，也可以用三棱镜、半圆形玻璃砖等进行测量．实验中只要利用“插针法”定出入射光线和出射光线，其与界面的交点就是入射点和出射点，连接入射点和出射点就能作出折射光线，一样可以测出折射率．光路图如图所示． 某同学设计了一个测量液体折射率的仪器，如图所示．在一个圆形木盘上过其圆心O作两条相互垂直的直径BC、EF，在半径OA上垂直圆盘面插下两枚大头针P1、P2并保持P1、P2的位置不变，每次测量时，让圆盘的BFC部分竖直浸入液体中，而且使液面与直径BC相平，EF为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P1、P2的像，并在圆周上插上大头针P3，使P3正好挡住P1、P2的像．同学们通过计算，预先在圆周EC部分刻好了折射率的值．这样只要根据P3所插的位置，就可直接读出液体折射率的值． (1)若∠AOF＝30°，OP3与OC的夹角为30°，则P3处所对应的折射率的值为_______． (2)图中P3、P4两位置哪一处所对应的折射率值大？________． (3)作AO的延长线交圆周于K，K处所对应的折射率的值应为________． 解析：(1)此时OP3与OE之间的夹角为入射角，θ1＝60°，θ2＝ 30°，则n＝eq \f(sin θ1,sin θ2)＝eq \f(sin 60°,sin 30°)＝eq \r(3)． (2)P4对应的入射角大，折射角相同，所以对应的折射率大． (3)当在K位置时，入射角与折射角相等，所以折射率等于1． 答案：(1)eq \r(3)　(2)P4　(3)1 1．如图1所示，甲同学在“测量玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa′和bb′．O为直线AO与aa′的交点．在直线OA上竖直地插上P1、P2两枚大头针． (1)甲同学接下来要完成的必要步骤有____． A．插上大头针P3，使P3仅挡住P2的像 B．插上大头针P3，使P3挡住P1的像和P2的像 C．插上大头针P4，使P4仅挡住P3 D．插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像 (2)过P3、P4作直线交bb′于O′，过O′作垂直于bb′的直线NN′，连接OO′．测量图中角α和β的大小，则玻璃砖的折射率n＝__________． (3)如图2所示，甲同学在实验中将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画得过宽但仍平行．若其他操作正确，则折射率的测量值________(选填“大于”“小于”或“等于”)准确值． (4)甲同学准确的画好玻璃砖界面aa′和bb′后，实验过程中不慎将玻璃砖向下平移了一些．如图3所示，若其他操作正确，则折射率的测量值________(选填“大于”“小于”或“等于”)准确值． (5)乙同学采用的是梯形玻璃砖，在纸上画出的界面aa′，bb′与玻璃砖的位置如图4所示，实验过程和操作均正确，则折射率的测量值________(选填“大于”“小于”或“等于”)准确值． 解析：(1)该同学接下来要完成的必要步骤有：确定P3大头针的位置，方法是插上大头针P3，使P3能挡住P1、P2的像．确定P4大头针的位置，方法是大头针P4能挡住P3和P1、P2的像．故该同学接下来要完成的必要步骤有B、D． (2)根据折射定律得：玻璃砖的折射率为n＝eq \f(sin β,sin α)． (3)将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画得过宽但仍平行，而其他操作正确，导致α角偏大，由于n＝eq \f(sin β,sin α)，故折射率的测量值将偏小． (4)如图所示，实线表示将玻璃砖向下平移后实际的光路图，而虚线是作图时所采用的光路图，通过比较发现，入射角和折射角没有变化，则由折射定律知，折射率的测量值等于准确值． (5)只要操作正确，测量的结果与玻璃砖的形状无关，所以乙同学测得的折射率等于准确值． 答案：(1)BD　(2)eq \f(sin β,sin α)　(3)小于 (4)等于　(5)等于 2．(多选)在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，其实验光路图如图所示，对实验中的一些具体问题，下列说法正确的是(　　 ) A．为了减少作图误差，P3和P4的距离应适当取大一些 B．为减少测量误差，P1、P2连线与玻璃砖界面法线的夹角应适当取大一些 C．若P1、P2的距离较大时，通过玻璃砖会看不到P1、P2的像 D．若P1、P2连线与法线NN′间夹角较大时，有可能在bb′一侧就看不到P1、P2的像 解析：选AB　实验时，尽可能将大头针竖直插在纸上，且P1和P2之间，P2与O点之间，P3与P4之间，P3与O′点之间距离要稍大一些．入射角θ1应适当大一些，以减小测量角度的误差，但入射角不宜太大，也不宜太小． $$