第14章 实验十七 测量玻璃的折射率（课件PPT）-【金版新学案】2026年高考物理高三总复习大一轮复习讲义（广东专版）

该高中物理高考复习课件聚焦“测量玻璃的折射率”实验专题，覆盖折射定律应用、实验操作（插针法）、数据处理（计算法、单位圆法、图像法）、误差分析等高考核心考点，对接高考评价体系，结合2023广东卷、2024广东一模等真题分析考点权重，归纳教材原型实验、拓展创新实验等常考题型，体现复习的系统性与针对性。 课件亮点在于“真题研析+素养导向”，如2023广东卷例3通过“读出实验目的—析实验原理—数据处理”三步曲，培养科学探究（问题、证据）和科学思维（模型建构、科学推理）素养。针对玻璃砖位置偏差等易错点，结合误差分析指导应试技巧，帮助学生掌握折射定律应用和实验数据处理，教师可据此实施精准复习，提升备考效率。

实验十七　测量玻璃的折射率 高三一轮复习讲义　广东专版 第十四章 光学 课时测评 内容索引 实验梳理 典例研析 实验梳理 返回 原理装置 通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线O'B，从而画出折射光线OO'，求出折射角θ2，再根据n＝或n＝计算玻璃的折射率   操作要求 1.铺白纸、画线 (1)将白纸用图钉固定在木板上； (2)画出两边界线aa'和bb'、法线NN'、入射光线AO。 2.插针与测量 (1)在AO线上竖直插上两枚大头针P1、P2，在玻璃砖另一侧通过观察插上大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像； (2)移去玻璃砖和大头针，连接P3、P4交bb'于O'，连接OO'； (3)测出入射角θ1、折射角θ2 数据处理 1.计算法：算出不同入射角时的n＝，并取平均值。 2.作sin θ1-sin θ2图像：其斜率为折射率n。 3.“单位圆”法 sin θ1＝，sin θ2＝，OE＝OE'＝R，则n＝＝ 注意事项 1.P1和P2之间、P3和P4之间、P2和O、P3和O'之间距离要稍大一些。 2.手不能触摸玻璃砖的光洁光学面，也不能把玻璃砖界面当作尺子画界线。 3.实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。 4.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 误差分析 1.确定入射光线、出射光线时引起误差，故入射光线、出射光线上所插两枚大头针的距离宜大一点。 2.测量入射角与折射角时引起误差，故入射角不宜过小，但也不宜过大，过大则反射光较强，出射光较弱 返回 典例研析 返回 类型一　教材原型实验 (1)几位同学做“用插针法测定玻璃砖的折射率” 的实验，图甲中直线aa'、bb'表示在白纸上画出的玻璃 砖的两个界面。几位同学进行了如下操作： A.甲同学选定的玻璃砖两个光学面aa'与bb'不平行，其 他操作正确 B.乙同学在白纸上正确画出平行玻璃砖的两个界面aa'和bb'后，将玻璃砖向aa'方向平移了少许，其他操作正确 C.丙同学在白纸上画aa'、bb'两界面时，其间距比平行玻璃砖两光学面的间距稍微大些，其他操作正确 上述几位同学的操作，对玻璃砖折射率的测定结果没有影响的是_____。 例1 AB 甲同学选定的玻璃砖两个光学面aa'和bb'不平行，不会 影响入射角和折射角的确定；乙同学将玻璃砖向aa'方 向平移了少许，直线aa'、bb'之间的距离仍然等于玻璃 砖的厚度，入射角和折射角的大小不变；丙同学在白 纸上画aa'和bb'间距比平行玻璃砖两光学面的间距稍微 大些，所画的折射角比实际值大，测定的折射率将偏小。故选AB。 (2)在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，已确定好 入射方向AO，插了两枚大头针P1和P2，如图乙所示(① ②③是三条直线)。在以后的操作说法中你认为正确的 是____。 A.在bb'侧调整观察视线，另外两枚大头针P3和P4可能插在③线上 B.保持O点不动，减小入射角，在bb'侧调整观察视线，另外两枚大头针P3和P4可能插在①线上 C.保持O点不动，增大入射角，在bb'侧调整观察视线，看不清P1和P2的像，这可能是光在bb'侧面发生全反射 B 由折射定律可知，光线通过平行玻璃砖后向一侧发生 侧移，由于光线在上表面折射时，折射角小于入射角， 则出射光线向左侧偏移，如图所示，则另外两枚大头 针P3和P4不可能插在③线上，故A错误；若保持O点 不动，减小入射角，折射角也减小，另外两枚大头针P3和P4可能插在①线上，故B正确；若保持O点不动，增大入射角，在bb'侧调整观察视线，看不清P1和P2的像，反射光增强，折射光线减弱，根据光路可逆性原理可知，光线不可能在bb'界面发生全反射，故C错误。 (2024·广东一模)如图，竖直放置的截面为半圆形的 玻璃砖半径为R、可绕圆心O顺时针转动，O与竖直放置 的光屏相距2R。初始时玻璃砖的直径与光屏平行，激光 笔对准O，垂直于光屏发出一束激光射向玻璃砖，在光屏 上的O1点出现亮点；保持激光笔位置不变，让玻璃砖绕 O点顺时针转动60°，亮点在光屏上移动到与O1相距R的位置。已知激光在真空中的传播速度为c，求： (1)玻璃砖的折射率； 答案： 例2 如图，根据几何关系可知，玻璃砖绕O点顺时针转动 60°时，激光的入射角i＝60° 设折射角为γ，根据几何关系知tan ＝ 根据折射定律有n＝ 联立解得玻璃砖的折射率为n＝。 (2)激光在玻璃砖内的传播时间。 答案： 激光在玻璃砖内传播的距离为s＝R 传播速度v＝ 则激光在玻璃砖内的传播时间为t＝＝＝。 类型二　拓展创新实验 (2023·广东卷·T11)某同学用激光笔和透明长方体玻璃砖测量玻璃的折射率，实验过程如下： (1)将玻璃砖平放在水平桌面上的白纸上，用大头针在白纸上标记玻璃砖的边界。 (2)①激光笔发出的激光从玻璃砖上的M点水平入射，到达ef面上的O点后反射到N点射出，用大头针在白纸上标记O点、M点和激光笔出光孔Q的 位置； 例3 ②移走玻璃砖，在白纸上描绘玻璃砖的边界和激光的光路，作QM连线的延长线与ef面的边界交于P点，如图(a)所示； ③用刻度尺测量PM和OM的长度d1和d2，PM的示数如图(b)所示，d1为_______cm。测得d2为3.40 cm。 刻度尺的最小分度为0.1 cm，由图(b)可知，d1为2.25 cm。 2.25 (3)利用所测量的物理量，写出玻璃砖折射率的表达式n＝_____；由测得的数据可得折射率n为______(结果保留3位有效数字)。 玻璃砖折射率的表达式n＝＝＝＝，代入数据可得n＝≈1.51。 　 1.51 (4)相对误差的计算式为δ＝×100％。为了减小d1、d2测量的相对误差，实验中激光在M点入射时应尽量使入射角__________。 相对误差的计算式为δ＝×100％，为了减小d1、d2测量 的相对误差，实验中d1、d2要尽量稍大一些，即激光在M点入射时应尽量使入射角稍小一些。 稍小一些 [破题 “三步曲”] 如图所示，一个学生用广口瓶和刻度尺测定水的折射率，请填写下述实验步骤中的空白。 (1)用刻度尺测出广口瓶瓶口内径d。 (2)在瓶内装满水。 (3)将刻度尺沿瓶口边缘竖直插入水中。 (4)沿广口瓶边缘向水中刻度尺正面看去，若恰能看到刻度尺的0刻度(即图中A点)，同时看到水面上B点刻度的像B'恰与A点的像相重合。如图所示，若水面恰与直尺的C点相平，则________和___________________分别等于入射角和折射角。 例4 从A点发出的光线经折射后进入眼睛，所以∠OAC等于入射角，∠OBC或∠OB'C等于折射角。 ∠OAC ∠OBC或∠OB'C (5)读出_____和___________的长度。 若水面恰与直尺C点相平，应读出AC和AB的长度或AC和BC的长度。 AC AB或BC (6)由题中所给条件和前面步骤得到的数据，可以计算水的折 射率n＝_________________________。 设从A点发出的光线射到水面时入射角为θ1，折射角为θ2，根 据数学知识可知sin θ1＝，sin θ2＝或sin θ2＝ 则折射率为n＝ 联立可得n＝ 。 或 [破题 “三步曲”] 返回 课 时 测 评 返回 1.(6分)如图甲所示，某同学在“测定玻璃的折射率”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。 2 3 4 5 6 7 1 (1)该同学接下来要完成的必要步骤有_______。 A.插上大头针P3，使P3挡住P1和P2的像 B.插上大头针P3，使P3仅挡住P2的像 C.插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像 D.插上大头针P4，使P4仅挡住P3 AC 2 3 4 5 6 7 1 该同学接下来要完成的必要步骤有：插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像；插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像。故选AC。 2 3 4 5 6 7 1 (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 量图甲中角α和β的大小。则玻璃砖的折射率n＝______。 玻璃砖的折射率n＝。 　 2 3 4 5 6 7 1 (3)如图乙所示，该同学在实验中将玻璃砖界面aa'和bb'的间距画得过窄。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。 将玻璃砖界面aa'和bb'的间距画得过窄但仍平行，而其他操作正确，会导致α角偏小，根据n＝，可知折射率的测量值将偏大。 大于 2 3 4 5 6 7 1 2.(8分)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，图中已画出经P1、P2点的入射光线。 2 3 4 5 6 7 1 (1)在图甲上补画出所需的光路。 (2)为了测出玻璃砖的折射率，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。 (1)(2)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。 2 3 4 5 6 7 1 (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”)。 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。 小一些 2 3 4 5 6 7 1 (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＝______。 根据题图乙得玻璃的折射率n＝＝1.5。 1.5 2 3 4 5 6 7 1 3.(8分)某物理实验小组用下面的方法测量液体的折射率。 (1)请将下列实验步骤补充完整： ①取一个圆形的软木塞，用游标卡尺测其直径d的示数如图甲所示，则d＝_______mm。 根据游标卡尺的读数规律，该读数为 30 mm＋0.1×1 mm＝30.1 mm。 30.1 2 3 4 5 6 7 1 ②在它的圆心处竖直插上一根大头针，让软木塞浮在液面上(如图乙所示)。 ③调整大头针插入软木塞的深度，使它露在液体里的长度为h，这时从液面上方的各个方向都恰好看不到大头针。 2 3 4 5 6 7 1 (2)用d和h求折射率的计算式为____________。 由于从液面上方的各个方向都恰好看不到大头针，表明恰好发生全反 射，根据几何关系有sin C＝ 根据临界角与折射率的关系有sin C＝ 解得n＝。 n＝　 2 3 4 5 6 7 1 (3)若用刻度尺测得大头针露在液体里的长度为h＝1.50 cm，利用测得的d和h数据，求出液体的折射率n＝_______(保留3位有效数字)。 根据上述公式，代入给定数值有 n＝≈1.41。 1.41 2 3 4 5 6 7 1 4.(6分)(2024·湖北卷·T11)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 3 4 5 6 7 1 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。 2 3 4 5 6 7 1 (1)关于该实验，下列说法正确的是____(填标号)。 A.入射角越小，误差越小 B.激光的平行度好，比用插针法测量更有利于减小误差 C.选择圆心O点作为入射点，是因为此处的折射现象最明显 B 2 3 4 5 6 7 1 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，从而使折射率测量的误差减小，A错误；与插针法测量相比，激光的平行度良好，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 3 4 5 6 7 1 (2)根据y-x图像，可得玻璃砖的折射率为______(保留3位有效数字)。 1.58 设入射角为α、折射角为β、半圆弧轮廓线半径(玻璃砖半径)为R，则由几何关系可知sin α＝、sin β＝，根据折射定律可得玻璃砖的折射率n＝＝，结合题图(b)可知y-x图像的斜率为该玻璃砖的折射率，故该玻璃砖的折射率n＝≈1.58。 2 3 4 5 6 7 1 (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_______(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。 不变 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。 2 3 4 5 6 7 1 5.(6分)(2025·重庆八中模拟)某实验小组要测量一半圆形玻璃砖的折射率。他们先在平铺的白纸上画出半圆形玻璃砖的直径ab和圆心O，过O点画法线、并画出一条入射光线cO，cO与法线的夹角为30°。将半圆形玻璃砖沿着直径放好，紧贴b点放置与法线平行的光屏，如图甲所示。现用一绿色激光笔沿着cO方向射入一束光。在光屏上的P点出现一个光斑。用刻度尺测出玻璃砖的半径为R，OP＝1.5R。 2 3 4 5 6 7 1 (1)玻璃砖的折射率n＝____。(结果用分数表示) 　 由题意可知，入射角为30°，折射角与∠OPb大小相等，且sin∠OPb＝ ＝ 根据折射定律可得玻璃砖的折射率为 n＝＝。 2 3 4 5 6 7 1 (2)若改用红色激光笔照射，其他条件不变，则光屏上的光斑会出现在__________(选填“P点上方”“P点下方”或“P点”)。 P点上方 若改用红色激光笔照射，玻璃对红光的折射率小，则光屏上的光斑会出现在P点上方。 2 3 4 5 6 7 1 (3)若实验过程中，实验小组的同学不小心将玻璃砖向左下方平移，但入射光线仍能通过玻璃砖的圆心，如图乙所示。在光屏上出现一个光斑，小组同学将此光斑仍记作P点，并在白纸上连接O、P两点作为出射光线，则此时测得的折射率________(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。 大于 2 3 4 5 6 7 1 作出光线的传播路径如图所示。由图可知，实际出射光线为O'P，测得的折射角大于实际折射角，因此测得的折射率大于真实值。 2 3 4 5 6 7 1 6.(6分)(2023·广东河源统考)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。 2 3 4 5 6 7 1 (1)根据圆周上的读数N1、N2可得，入射角i＝______________，折射角γ＝ ______________。(以弧度制表示) 　 －　 圆周上的刻度被分为60等份，则每个刻度代表的弧度为＝，根据圆周上的读数可得，入射角i＝，折射角γ＝＝－。 2 3 4 5 6 7 1 (2)若经过多次测量，作出的sin i-sin γ图像如图乙所示，则玻璃砖的折射率为n＝______(结果保留3位有效数字)。 1.50 sin i-sin γ图像的斜率表示玻璃砖的折射率，则有n＝＝＝1.50。 2 3 4 5 6 7 1 (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”)。 偏小 若入射光线发生如题图甲中虚线所示偏离，则入射角的测量值偏小，折射率的测量值偏小。 2 3 4 5 6 7 1 7.(10分)实验室有一块长方体透明介质，截面如图 中ABCD所示。AB的长度为l1，AD的长度为l2，且 AB和AD边透光，而BC和CD边不透光，且射到这 两个边的光线均被全部吸收。现让一平行光束以入 射角θ1射到AB面上，经折射后AD面上有光线射出，甲、乙两同学分别用不同方法测量该长方体介质的折射率。 (1)甲同学的做法是：保持射到AB面上光线的入射角不变，用遮光板由A点沿AB缓慢推进，遮光板前端推到P点时，AD面上恰好无光线射出，测得 AP的长度为l3，则长方体介质的折射率可表示为n＝______________。 　 2 3 4 5 6 7 1 设折射角为r1，如图所示，在△APD中，由几何关系得sin r1＝ ，光在AB面上发生折射，由折射定律可得介质的折射率为n＝＝。 2 3 4 5 6 7 1 (2)乙同学的做法是：缓慢调节射到AB上光线的入射角，使AD面恰好无光线射出，测得此时射到AB面上光线的入射角为θ2，则长方体介质的折射率可表示为n＝______________。 　 射到AB面上的光线的入射角为θ2时，在AD面上恰好发生全反射，说明在AD面上的入射角等于临界角，设在AB面上的折射角为r2，由折射定 律得＝n，临界角计算公式为sin C＝，由几何关系可得r2＋C＝90°，sin r2＝sin (90°－C)＝cos C＝＝，联立以上各式可得n＝。 2 3 4 5 6 7 1 (3)θ1和θ2的关系为：θ1_____(选填“＜”、“＝”或“＞”)θ2。 ＞ 因为在AB面的折射角越小，在AD面的入射角越大，而在AB面入射角越小，折射角越小，故应减小AB面的入射角才能使光线在AD面发生全反射，因此θ1＞θ2。 返回 2 3 4 5 6 7 1 谢 谢 观 看 测量玻璃的折射率 $