2 第四章 2.实验：测定玻璃的折射率（PPT同步课件）-【学而思】2026-2027学年高二物理选择性必修第一册（教科版）

该高中物理课件以“测定玻璃的折射率”实验为核心，涵盖实验器材、插针法确定光路、测入射角折射角及数据处理等内容，通过画分界面、入射光线，插针找折射光线等操作，衔接折射率公式n=sin i/sin r与光的色散现象，构建实验与理论的学习支架。 其亮点在于知识辨析结合科学探究（如分析插针G3、G4作用），多种数据处理方法（图像法拟合sin i-sin r直线求斜率）体现科学思维，误差分析（界面宽度对结果影响）培养严谨态度。学生能提升实验操作与数据处理能力，教师可获得系统教学资源及误差分析指导。

　 1.实验器材 截面为矩形的玻璃砖一块、白纸一张、大头针四枚、量角器一个、三角板一个(或直尺一 把)、铅笔一支。 2.实验思路 用插针法确定光路,找出跟入射光线相对应的折射光线,用量角器测入射角i和折射角r,根据 公式n= 计算出玻璃的折射率。 知识点 1 实验器材及实验思路 2 实验:测定玻璃的折射率 必备知识 清单破 第1讲　描述运动的基本概念 1.如图所示,先在白纸上画出一条直线EE‘作为分界面,再画一条直线段AB 代表入射光线,然后 画出分界面上B点处的法线NN'。   2.把矩形玻璃砖放在白纸上,使它的一条长边与EE'对齐,用直尺或三角板画出直线FF'代表玻 璃砖的另一边。 知识点 2 实验操作 第1讲　描述运动的基本概念 3.在直线AB上竖直插上两枚大头针G1、G2,透过玻璃砖观察大头针G1、G2的像,调整视线方 向,直到G1的像被G2的像挡住。 4.在观察的一侧先后竖直插上两枚大头针G3、G4,使G3挡住G1、G2的像,G4挡住G3及G1、G2的 像。 5.移去大头针和玻璃砖,过G3、G4的插点画直线CD,与FF'交于C,直线CD就代表了沿AB入射 的光线通过玻璃砖后的出射光线。连接B、C,BC就是折射光线在玻璃砖内的路径。 6.用量角器量出入射角i和折射角r,查出它们的正弦值。 7.改变入射角i的数值,多次重复实验。 第1讲　描述运动的基本概念 　　把实验数据记录在表格中,算出不同入射角时 的值,求出几次实验中测得的 的平 均值,以此作为玻璃的折射率n。 知识点 3 数据处理 第1讲　描述运动的基本概念 1.光的色散 (1)现象:复色光经过透明介质的两次折射后分解成单色光。如白光通过三棱镜后在白屏上 会形成彩色光带。 (2)成因:同一种介质对不同色光的折射率不同,各种色光通过三棱镜后偏转程度不同而分开, 产生色散现象。三棱镜对红光的折射率最小,红光通过棱镜后的偏折程度最小;对紫光的折 射率最大,紫光通过棱镜后的偏折程度最大。 知识点 4 光的色散 第1讲　描述运动的基本概念 2.各种色光的比较 颜色 红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫 频率f 低→高 同一介质的折射率 小→大 同一介质中的速度 大→小 波长 大→小 通过棱镜后的偏折角 小→大 第1讲　描述运动的基本概念 知识辨析 1.插大头针G3、G4时,为什么要使G3挡住G1、G2的像,G4挡住G3及G1、G2的像? 2.测量发现,当光从玻璃进入空气时入射角小于折射角,用 = 怎么解释? 3.为了使实验效果更明显,对实验中选取的玻璃砖有何要求? 第1讲　描述运动的基本概念 一语破的 1.这样做是为了使G3、G4在入射光线AB穿过玻璃砖的出射光线上。 2.光从玻璃进入空气时入射角用r表示,折射角用i表示,则n= = 。由于玻璃中的光速v小 于真空中的光速c,所以sin r<sin i,入射角r小于折射角i。 3.应选取厚度较大的玻璃砖,这样可使从玻璃砖另一侧射出的光线偏移更多,减小实验误差。 第1讲　描述运动的基本概念 关键能力 定点破 1.数据处理的方法 方法一:利用量角器测出入射角和折射角,然后查三角函数表,找出入射角和折射角的正弦值, 再代入n= 求玻璃的折射率。 方法二:根据折射率n= ,可得sin r=  sin i。在多次改变入射角、测量相对应的入射角和 折射角的基础上,以sin i值为横坐标、以sin r值为纵坐标,建立直角坐标系如图所示,描数据 点,拟合各点得到一条过原点的直线。求解图线的斜率,设斜率为k,则k= ,故玻璃的折射率n = 。 定点 1 测定玻璃的折射率实验的数据处理及误差分析 第1讲　描述运动的基本概念 方法三:如图所示,在确定入射光线和折射光线以后,以入射点O为圆心,以任意长为半径画圆, 分别与AO交于C点,与OO'(或OO'的延长线)交于D点,过C、D两点分别向NN'作垂线,交NN'于 C'点、D'点,用直尺量出CC'和DD'的长。 　　由于sin i= ,sin r= ,而CO=DO,所以折射率n= = 。 多次改变入射角,重复以上步骤,然后求出各次所得折射率的平均值,即玻璃的折射率的测量 值。 第1讲　描述运动的基本概念 2.注意事项 (1)在入射角一定的情况下(射入待测介质),影响折射率测定的是折射角的测定,若折射角偏 大了,则折射率偏小;若折射角偏小了,则折射率偏大。玻璃砖平行移动,不影响折射角的测 定。 (2)插针法的作用是找出玻璃砖内的光路,其关键是确定入射点和出射点,而入射点和出射点 是利用插针后确定的直线与界面相交而得到的,故实验的关键是插准大头针、画准玻璃砖边 界线,而与所选玻璃砖两边平行与否无关。 3.实验误差的分析 (1)确定入射光线、出射光线时造成误差。减小误差方法:入射侧、出射侧所插大头针间距 离应适当大一些。 (2)测量入射角与折射角时造成误差。减小误差方法:入射角在15°~75°范围内。入射角不宜 过小,也不宜过大,过大时反射光较强,出射光较弱。 第1讲　描述运动的基本概念 (3)因界面位置画法不规范引起的误差,主要有以下几种情况: ①所画界面宽度偏小,造成的误差 如图甲所示,n测= ,r1为测得的折射角,r2为真实的折射角,由于r1<r2,则sin r1<sin r2,所以n测>n真,即测量结果偏大。 第1讲　描述运动的基本概念 同理可得图乙、丙中情况测量结果均偏大。    归纳可得:所画界面宽度偏小时,所测折射率的结果偏大。 第1讲　描述运动的基本概念 ②所画界面宽度偏大,造成的误差 如图甲所示,n测= ,r1为测得的折射角,r2为真实的折射角,由于r1>r2,则sin r1>sin r2,所以n测<n真。 同理可得图乙、丙中情况测量结果均偏小。 归纳可得:所画界面宽度偏大时,所测折射率的结果偏小。 第1讲　描述运动的基本概念 注意 若正确画出两界面后,不慎将玻璃砖平移了一些,其他操作无误,则测量结果等于真实值。   第1讲　描述运动的基本概念 　　测定玻璃的折射率实验,除了上述实验方法,还可以用其他形状的玻璃砖来代替平行玻 璃砖进行测量,只要能测出入射角和折射角,就可以测出折射率n。用平行玻璃砖测量时,出射 光线和入射光线平行,只是光线有一段侧移,但传播方向不变。用其他形状的玻璃砖测量时, 入射光线经两个界面发生两次折射后,出射光线一般不会与入射光线平行,光的传播方向会 发生变化。其他形状的玻璃砖的折射率都可用插针法测定,原理与方法都相同,常见情况如 图所示。 定点 2 创新实验设计 第1讲　描述运动的基本概念 $