2025年高考物理必刷題：實驗之測定玻璃的折射率（含解析）

實驗測定被璃的折射率

目錄

01新高考命題熱點...............................................2

02核心考點綜述.................................................2

1）實驗原理與方法........................................................2

①插針法基本原理

②關(guān)徒步理

③數(shù)據(jù)處理方法

2）實驗操作與注意事項....................................................3

①實酷騫材與步珠

②誤差控制與優(yōu)化

3）常見誤差分析..........................................................3

①系統(tǒng)誤差

②偶然誤差

03典型真題精練.................................................3

04創(chuàng)新實艇新考法...............................................6

1）測三角彩被瑞痔的折射率................................................6

2）測球彩透明物的折射率..................................................7

3）測半圄彩被瑞痔的折射率................................................8

4）測液體的折射率........................................................8

5）負折射率人工材料的測定................................................8

05分層強化訓練.................................................9

新高考命題熱點

1.數(shù)字化實酷與信息技術(shù)融合

利用激光傳感器、光學探頭等設(shè)備實時采集光路數(shù)據(jù),通過計算機軟件生成折射光線軌跡，分析折射率

與入射角的關(guān)系。

結(jié)合虛擬現(xiàn)實（V72）技術(shù)模擬不同玻璃磚形狀對光路的影響，考查學生對實驗原理的遷移應用能力。

2.跨學科情境與實際應用

聯(lián)系光纖通信、光學儀器設(shè)計等實際場景,分析折射率測量在工程技術(shù)中的重要性。

結(jié)合材料科學，研究不同玻璃成分對折射率的影響，拓展實驗的探究維度。

3.枇判性思維與實酷創(chuàng)新

設(shè)計實驗方案驗證玻璃磚形狀（如平行玻璃磚、三棱鏡）對折射率測量的影響，分析誤差來源。

探究非接觸式測量方法（如讀數(shù)顯微鏡法），對比傳統(tǒng)插針法的優(yōu)劣，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。

核心考點綜述

一、實驗原理與方法

L播針法基本原理

通過在白紙上插入大頭針確定入射光線和出射光線的路徑，利用幾何關(guān)系求出折射角，進而計算折射率

sini

n———o

smr

2.關(guān)健步舞：

（1）準確畫出玻璃磚界面aa'和仍'。

（2）通過“遮擋法”確定折射光線，確保R擋住的像，R擋住Pi、Pz的像及8。

3.數(shù)據(jù)處理方法

（1）計算法：用量角器測量入射角i和折射角乙代入公式計算打，多次測量取平均值。

（2）圖像法：以sini為橫坐標、sinr為縱坐標繪制圖像，通過直線斜率求得n?

（3）單位圓法：以入射點O為圓心作圓，分別與入射光線和折射光線交于A.B點，通過測量A、8至U,

法線的垂直距離計算n=禁。

JDU

_………B

二、實驗操作與注意事項

1.實髓器材與步熏

（1）器材:玻璃磚、白紙、大頭針（4枚）、量角器、刻度尺。

（2）步驟:

①固定白紙，畫出界面aa'和法線NN',確定入射光線AO.

②放置玻璃磚，使其長邊與aa'重合，畫出防、

③在AO上插入E、￡,從仍'一側(cè)觀察并插入8、馬，使與的像共線。

④移去玻璃磚，連接得到出射光線，計算折射率。

2.誤差控制與優(yōu)化

⑴入射角i應適中（建議30°?60。）,避免過小導致測量誤差或過大導致折射光過弱。

（2）大頭針及R、R的間距應適當增大，以減小光路定位誤差。

（3）玻璃磚應選擇寬度較大（如5cm）以上）的型號，減少邊緣效應影響。

三、常見誤差分析

1.系統(tǒng)誤差

（1）玻璃磚界面繪制不準確：若界面aaQbb,平移，可能導致折射角測量偏差，需嚴格對齊玻璃磚邊緣。

（2）大頭針未豎直插入:傾斜的大頭針會導致光路定位誤差，需確保大頭針垂直紙面。

2.偶然誤差

（1）讀數(shù)誤差：量角器測量角度時需視線垂直刻度線，多次測量取平均值。

（2）光路繪制偏差：連接大頭針孔時應使用直尺,避免人為畫線誤差。

典型真題精練

1.（2024?浙江?高考真題）如圖所示，用“插針法”測量一等腰三角形玻璃磚（側(cè)面分別記為人和口、頂角大

小為9）的折射率。

①在白紙上畫一條直線曲,并畫出其垂線cd,交于。點；

②將側(cè)面A沿ab放置，并確定側(cè)面B的位置ef

③在cd上豎直插上大頭針R和￡,從側(cè)面B透過玻璃磚觀察E和￡,插上大頭針A,要求G能擋住

（選填或“H和2”）的虛像；

④確定出射光線的位置（選填“需要”或“不需要”第四枚大頭針；

⑤撤去玻璃豉和大頭針，測得出射光線與直線牙的夾角為a,則玻璃磚折射率n=o

2.（2024?安徽?高考真題）某實驗小組做“測量玻璃的折射率”及拓展探究實驗.

（1）為測量玻璃的折射率，按如圖所示進行實驗，以下表述正確的一項是o（填正確答案標號）

N

A.用筆在白紙上沿著玻璃磚上邊和下邊分別畫出直線a和優(yōu)

B.在玻璃胸一側(cè)插上大頭針R、g，眼睛在另一側(cè)透過玻璃磚看兩個大頭針，使8把片擋住,這樣就可

以確定入射光線和入射點Oi。在眼睛這一側(cè)，插上大頭針A，使它把都擋住，再插上大頭針

局,使它把EBA都擋住，這樣就可以確定出射光線和出射點。2

C.實驗時入射角兒應盡量小一些，以減小實驗誤差

（2）為探究介質(zhì)折射率與光的頻率的關(guān)系，分別用一束紅光和一束綠光從同一點入射到空氣與玻璃的分

界面.保持相同的入射角，根據(jù)實驗結(jié)果作出光路圖，并標記紅光和綠光，如圖乙所示.此實驗初步表

明:對于同一種介質(zhì)，折射率與光的頻率有關(guān).頻率大，折射率（填“大”或“小”）

（3）為探究折射率與介質(zhì)材料的關(guān)系，用同一束微光分別入射玻璃磚和某透明介質(zhì)，如圖丙、丁所示。保

持相同的入射角的,測得折射角分別為&2、。3（電〈的），則玻璃和該介質(zhì)的折射率大小關(guān)系為n玻璃

九介質(zhì)（填“>”或“<”）。此實驗初步表明:對于一定頻率的光，折射率與介質(zhì)材料有關(guān)。

3.（2024?湖北?高考真題）某同學利用激光測量半圓柱體玻璃穆的折射率，具體步驟如下:

①平鋪白紙，用鉛筆畫兩條互相垂直的直線44和交點為O。將半圓柱體玻璃碗的平直邊緊貼

AAr，并使其圓心位于。點，畫出玻璃磚的半圓弧輪廓線,如圖（a）所示。

②將一細激光束沿。。方向以某一入射角射入玻璃穆，記錄折射光線與半圓弧的交點M。

③拿走玻璃磚，標記8光線與半圓弧的交點P。

④分別過河、P作BB'的垂線MM\PP'，河，、P是垂足，并用米尺分別測量MAT、PP'的長度①和夕。

⑤改變?nèi)肷浣?，重復步驟②③④,得到多組力和4的數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)作出u—①圖像，如圖（fe）所示。

（1）關(guān)于該實驗,下列說法正確的是（單選，填標號）。

A.入射角越小，誤差越小

B.激光的平行度好，比用插針法測量更有利于減小誤差

C.選擇圓心。點作為入射點，是因為此處的折射現(xiàn)象最明顯

（2）根據(jù)"一力圖像，可得玻璃磚的折射率為（保留三位有效數(shù)字）。

（3）若描畫的半圓弧輪廓線半徑略大于玻璃磚的實際半徑,則折射率的測量結(jié)果（填“偏大”“偏

小”或“不變”）。

4.（2023?廣東?高考真題）某同學用激光筆和透明長方體玻璃甚測量玻璃的折射率，實驗過程如下:

(1)將玻璃磚平放在水平桌面上的白紙上，用大頭針在白紙上標記玻璃磚的邊界

(2)①激光筆發(fā)出的激光從玻璃磚上的M點水平入射,到達面上的。點后反射到N點射出.用大頭

針在白紙上標記O點、M點和激光筆出光孔Q的位置

②移走玻璃碗，在白紙上描繪玻璃磚的邊界和激光的光路，作■連線的延長線與^面的邊界交于P

點，如圖(a)所示

圖(a)

③用刻度尺測量尸拉和的長度由和心.的示數(shù)如圖(b)所示，由為emo測得d2為

3.40cm

P._____________________.M

|llll|lIlliIIIl|lllIII111|2

0cm12)

圖(b)

(3)利用所測量的物理量，寫出玻璃磚折射率的表達式n=；由測得的數(shù)據(jù)可得折射率"為

(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)

(4)相對誤差的計算式為3=測量儀［￡實值xioo%。為了減小di、d2測量的相對誤差，實驗中激光

真實值~

在河點入射時應盡量使入射角O

創(chuàng)新實驗新考法

【變式1】測三角冊破瑞痔的折射率

5.(2025?河北張家口?一模)某同學用“插針法”測量一直角三角形玻璃磚的折射率。如圖甲所示為該玻璃

磚的截面圖，三角形4BC的頂角為。且小于45°。

(1)主要實驗步驟如下：

①水平放置的木板上鋪一張白紙，在白紙上畫一條直線曲,并畫出其垂線cd,交于。點；

②將較長的直角面48沿cd放置，并確定玻璃磚的另外兩個光學面B。、AC,在白紙上描出玻璃磚的輪

廓,俯視圖如圖乙所示；

乙

③在AB面左側(cè)的直線ab上豎直插上大頭針呂、P2,從AC側(cè)透過玻璃碗觀察月、P2，插上大頭針P3,要

求2能擋?。ㄟx填或2和2"）的虛像；

④確定出射光線的位置（選填“必需”或“不必需”）插第四枚大頭針；

⑤撤去玻璃磚和大頭針,測得出射光線與直線ab的夾角為匹則玻璃磚折射率n=。

（2）描繪出玻璃磚輪廓后,玻璃磚的位置發(fā)生了微小的平移（移至圖丙中的虛線處,底邊仍重合），但是該

同學并未發(fā)現(xiàn)，仍然按照操作步驟③插上大頭針3,在測量時他仍將△ABC作為實驗中玻璃磚所處位

置，則由此得到的該玻璃磚折射率的測量值（選填“大于”“小于”或“等于"）真實值。

【變式2】測球形透明物的折射率

6.（2025?江西上饒?一模）小凱同學家有一個擺件上掛著一個球形透明物，為了弄清這個球形物體的材質(zhì)是

什么，小凱設(shè)計了一個實驗來測定該球體的折射率。

（1）小凱同學先用游標卡尺測量球體的直徑。，測量結(jié)果如圖甲所示，球體直徑D=cm；

（2）圖乙是小凱同學設(shè)計的實驗原理圖，他將該球體固定在水平桌面上，找來一支激光筆,射出一束沿水

平方向的紅色激光照在球體上,調(diào)整水平激光的高度，當看到光線在進出球體時沒有發(fā)生偏折時，說明

激光通過了球體的球心（如圖中MN）,在球體上光線出射的位置做一個記號（圖中P點）。將激光筆豎

直向上移動，保持入射光線水平,當光線經(jīng)球體發(fā)生折射后恰好能從P點射出時,將激光筆固定,測量得

到該過程中光線向上移動的距離為d=2.00。cm。根據(jù)所測數(shù)據(jù)可求得球體的折射率為n=

（JK=2.24,計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）；

（3）若實際操作中，小凱最終調(diào)到的水平光線從球體內(nèi)出射時的位置相對P點向上偏了一點，他仍按照

（2）中原理計算折射率，實驗結(jié)果將（填“偏大”、“偏小”或“沒有影響"）；

（4）如果將光線繼續(xù)上移,（填''能"或“不能”）看到光在球體內(nèi)發(fā)生全反射。

【變式3】測半圄形被瑞痔的折射率

7.（2024?浙江臺州?一模）如圖1為測定半圓形玻璃磚折射率實驗,在白紙上放好玻璃碗，在弧形一側(cè)插上兩

枚大頭針呂和烏，并使￡和三連線過半圓圓心O，再在另一側(cè)觀察，調(diào)整視線并插入兩枚大頭針P3和

局。在紙上標出的大頭針位置和半圓形玻璃磚如圖2所示。

（1）請在圖2中畫出所需的光路,并在圖中標出測量折射率所需要測量的物理量；

（2）請用所標的物理量表示玻璃的折射率：。

（3）在實驗中畫好直徑界面時,不慎將半圓形玻璃磚繞O點逆時針轉(zhuǎn)動了一個小角度如圖3所示，而其

他操作均正確，則玻璃折射率的測量值真實值（選填“大于”、“等于”或“小于”）。

【變式4】測液體的折射率

8.（2024?安徽淮北?二模）某研究小組的同學根據(jù)所學的光學知識測量液體折射率。

567（cm）

II山||山、1,山,1,1「』1」」」|||

p1111111111111111111

05101520

甲乙

（1）取一個圓形的薄板,用游標卡尺測其直徑d的示數(shù)如圖甲所示，則d=mm；

（2）在它的圓心處豎直插上一根大頭針,讓薄板浮在液面上（如圖乙所示）；

（3）調(diào)整大頭針插入薄板的深度，使它露在液體里的長度為九,這時從液面上方的各個方向都恰好看不到

大頭針；

（4）所測液體的折射率可表示為（不計薄板厚度，用符號d和九表示）。

【變式5】負折射率人工材料的測定

9.（2024?湖北黃岡?二模）近年來，對折射率為負值⑺<0）的負折射率人工材料的研究備受關(guān)注。如圖甲

所示，光從真空射入負折射率材料時，入射角和折射角的大小關(guān)系仍然遵循折射定律，但折射角取負值。

即折射光線和入射光線位于界面法線同側(cè)。某同學用圖乙所示裝置測量該材料對紅光的折射率，在空

氣中（可視為真空）放置兩個完全相同的用負折射率材料制作的頂角為。的直角三棱鏡A、在棱鏡B

下方有一平行于下表面的光屏，兩棱鏡斜面平行且間距為d。一束紅色激光，從棱鏡人上的P點垂直入：

射。

…__………X

負折射率材料

（1）該同學先在白紙上記錄兩平行斜邊位置，放上兩三棱鏡后，插針長、?的連線垂直于A上表面，若操

作無誤，則在圖中下方的插針應該是（）

A.P3P6B.P3P8C.P5P6D.P7P8

（2）若8=30°,激光通過兩棱鏡后，打在光屏上的點偏離入射光線的水平距離為2d,該材料折射率71=

（3）記錄棱鏡B的斜邊位置后，操作時不小心把棱鏡B往下方平移了少許距離（使兩棱鏡實際距離略大

于d），則該材料折射率n的測量值的絕對值會o（填“偏大”“不變”或者“偏小”）

分層強化訓練

10.（2025?河南?一模）如圖所示，某同學在“測量玻璃的折射率”實驗中，先在白紙上畫一條直線,畫出一

直線AO代表入射光線,讓玻璃磚的一個面與直線PP'重合，再畫出玻璃磚另一個面所在的直線MM',

然后畫出過。點的法線。

（1）在A9上8、B位置豎直插兩個大頭針,眼睛在另一側(cè)透過玻璃磚看兩個大頭針，使￡擋住Pi，插上

大頭針2,讓2擋?。ㄟx填或、"8"）的像然后再插上大頭針A擋住屈和R、g

的像。

（2）連接丹、馬并延長與MM'交于。，點，連接OO,。為了便于計算折射率，以。為圓心適當?shù)陌霃疆?/p>

圓，與人。交于B點,與OO,交于。點，過8、。兩點分別向法線作垂線BB'和CC,并用刻度尺測出

BB'和的長度分別為由和d2，折射率n=（用由、治表示）-

（3）在確定玻璃磚邊界線時,下列哪種錯誤會導致折射率的測量值偏大0

B.

D.

IL（2024?河北?模擬預測）某實驗小組采用等腰直角三角形玻璃磚做“測玻璃磚的折射率”實驗，操作步驟如

下：

（1）將一張白紙固定在平整的木板上,將直角邊長為Z的玻璃磚放在白紙上，描出玻璃磚的輪廓ABC,取

走玻璃磚,畫一條平行于AC的直線DE,與AB邊交點標記為。點,并在此直線上插四個大頭針1、2、

3、4,如圖1,再將玻璃碗放到剛才描繪的三角形輪廓位置。

（2）一同學在AC側(cè)透過玻璃甚觀察大頭針，發(fā)現(xiàn)無論眼睛怎么移動、怎么前后平移玻璃胸（玻璃甚左邊

緣始終與紙上描繪的人口邊重合），始終無法實現(xiàn)“大頭針2擋住大頭針r，其原因可能是o

（3）另一同學在側(cè)透過玻璃磚觀察大頭針，前后平移玻璃豉（玻璃甚左邊緣始終與紙上描繪的邊

重合）,直到大頭針4擋住大頭針1、2、3；在白紙上描出此時玻璃磚的輪廓A，B,測出4O距離為

CLo

（4）若a=（,此玻璃磚的折射率為（結(jié)果可保留根號）。

⑸若⑶中，描繪玻璃磚輪廓從⑻。，前，不小心將玻璃磚向前平移了少許（玻璃磚左邊緣仍與紙上描

繪的邊重合），則測量值真實值（填“大于”“等于”或“小于”）□

12.（24-25高三上?廣西南寧?階段練習）某同學測量某種透明材料的折射率，準備了下列器材:激光筆、直：

尺、一面鍍有反射膜的平行透明材料。如圖所示,直尺與透明材料平行放置。

……______4

第一次測量時，激光筆發(fā)出的一束激光從直尺上O點射向透明材料表面，在直尺上觀察到4、B兩個光

點，讀得間的距離宓04=20.00。cm,43間的距離2：AB=6.00。cm,圖中直尺到透明材料上表面

距離由=10.00。cm,透明材料厚度42=4.00。cm,反射膜的厚度極薄可忽略不計。根據(jù)所測數(shù)據(jù)可

計算得出該透明材料的折射率n=（計算結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。

第二次測量前，僅將透明材料稍向下平移，在直尺上觀察到的A、B兩個光點將（填“左移”“右

移”或“不動”），46間的距離X會將（填"增大”“減小"或‘'不變”）。

13.（2024?四川達州?一模）如圖甲所示，用插針法測定玻璃磚折射率的實驗。

（1）為取得較好的實驗效果，下列操作正確的是

A.必須選用上下表面平行的玻璃豉B.選擇的入射角應盡量小些

C.大頭針應垂直地插在紙面上D.大頭針E和g及g和馬之間的距離適當大些

（2）下列做法中導致測的折射率偏大的是o

A.為了避免筆尖觸劃玻璃磚的折射面，畫出的bb'比實際向外側(cè)平移了一些,其他操作均正確無誤，并

仍以aa，和b”為折射面畫出了光路圖

B.在實驗中將玻璃磚界aa，和bb'的間距畫得過窄，而其他操作均正確

C.準確畫好玻璃成界面aa，和仍，后,實驗過程中不慎將玻璃磚向下平移了一些

（3）學生認真正確操作后，根據(jù)測得的入射角和折射角的正弦值畫出圖線，如圖乙所示，從圖線可求得玻

璃磚的折射率是O

14.（2024?陜西?模擬預測）“測定玻璃的折射率”的實驗中，在白紙上放好玻璃磚，aa，和6,分別是玻璃磚與

空氣的兩個界面，且實驗中用4、8兩個大頭針確定入射光路，C、。兩個大頭針確定出射光

路，。和O,分別是入射點和出射點，如圖甲所示

b'

（1）在插大頭針。和。時，應使（）

A.C只擋住人的像B.。只擋住B的像C.。同時擋住4、B的像

（2）關(guān)于該實驗的操作，以下說法正確的是（

A.在aa，界面，入射角應盡量小些，可以減小誤差

B.在aa，界面，若入射角太大,光會在玻璃碗的下表面發(fā)生全反射

C.在確定仍，界面時，可以用鉛筆沿著玻璃磚的邊畫線

D.選擇玻璃甚時，其兩個界面a優(yōu)和仍，可以不平行

（3）若實驗中測得玻璃磚厚度h=15.0mm,A到過O點的法線的距離AM=10.0mm,M到玻璃豉的

距離TWO=20.0mm,O到OAf的距離s=5.0mm,則玻璃質(zhì)的折射率n=。

（4）如圖乙所示,實驗中將玻璃磚界面a"和bb'的間距畫得過寬。若其他操作正確，則折射率的測量值

（選填“大于”“小于”或“等于”）準確值。

15.（24-25高三上?湖南?階段練習）某同學利用等腰直角玻璃磚測玻璃的折射率。主要步驟如下：

①將白紙平鋪在木板上，在白紙上畫直線AW,將玻璃磚底邊與MN重合,在紙上標記玻璃磚頂點a；

②將大頭針舄豎直插在合適的位置,再移動大頭針P2，用視線觀察，在g擋住R和玻璃磚頂點a處豎直

插入；

③移走玻璃磚和大頭針,過好、2作直線交MN于。點，用圓規(guī)以O(shè)為圓心、以O(shè)a為半徑畫圓，交R、2

于b點,如圖。

請接著完成后續(xù)實驗步驟，算出玻璃的折射率n。

⑴在圖中畫出所需的輔助線，并標注相應的字母。

（2）玻璃折射率的計算公式為：n=。（用相應字母符號表示）

（3）請?zhí)岢鲆粭l減少實驗誤差的方案:。

……____……—4

16.（2024?甘肅張掖?三模）如圖，有同學想在體育館測量游泳池中水的折射率，他看到跳水比賽的1巾跳板伸

向水面，于是測量了跳板右端點距水面高為1小，人為右端點在水底正下方的投影，水深九=4小,若跳水

館只開了一盞黃色小燈S,該燈距跳板右端水平距離/=4m,離水面高度8=4巾,現(xiàn)觀察到跳板水下陰

影右端點B到4的距離人3=早小。則有

O

（1）該黃色光在水中的折射率n=（可用分數(shù)表示）；

（2）若在水底A處放一物體,則站在跳板右端向下看,該物體看起來在水下m處；

（3）若把該黃色燈泡換成紅色燈泡,則跳板水下陰影右端點B到A的距離將（填變大,變小,不

變）。

17.（2024?廣西來賓?模擬預測）在“測量玻璃的折射率”實驗中，某實驗小組做了如下操作：

（1）如圖甲，先將方格紙平鋪在木板上并用圖釘固定，長方體玻璃磚平放在紙上，然后在方格紙中畫出玻

璃德與空氣的兩個界面跖"和MW。在相應位置插上8、2兩枚大頭針。然后在另一側(cè)透過玻璃磚觀

察,并依次插上大頭針2和某學生在插第三枚大頭針E時，在視線中看到呂、￡兩枚大頭針“斷”成

了a、b、c、d四截,如圖乙所示。正確的做法是讓8同時擋住。

A.a、bB.c>dC.a、cD.b、d

（2）請根據(jù)實驗原理在圖甲中補全光路圖，并標注出界面的入射角i和折射角度，通過分析

實驗數(shù)據(jù)解得玻璃豉的折射率n=（結(jié)果保留兩位小數(shù)）。

（3）如圖所示,在實驗過程中畫出界面MM,后，不小心將玻璃磚向上平移了一些，導致界面到圖中

虛線位置，而在作光路圖時界面⑼T仍為開始所畫的,則所測得的折射率將（填“偏大”“偏小”

或“不變”）。

18.（2024?重慶?模擬預測）某實驗小組要測量一半圓形玻璃磚的折射率。他們先在平鋪的白紙上畫出半圓

形玻璃磚的直徑而和圓心。，過。點畫法線、并畫出一條入射光線cO,cO與法線的夾角為30°。將半

圓形玻璃磚沿著直徑放好，緊貼b點放置與法線平行的光屏，如圖甲所示。現(xiàn)用一綠色激光筆沿著cO

方向射入一束光.在光屏上的P點出現(xiàn)一個光斑。用刻度尺測出玻璃磚的半徑為R,OP=1.5Ro

（1）玻璃磚的折射率"=0（結(jié)果用分數(shù)表示）

（2）若改用紅色激光筆照射.其他條件不變，則光屏上的光斑會出現(xiàn)在（選填"P點上方”“P點下

方”或“P點”）。

（3）若實驗過程中，實驗小組的同學不小心將玻璃磚向左下方平移，但入射光線仍能通過玻璃磚的圓心，

如圖乙所示。在光屏上出現(xiàn)一個光斑，小組同學將此光斑仍記作P點，并在白紙上連接O、P兩點作為

出射光線,則此時測得的折射率（選填“大于”“等于”或“小于”）真實值。

19.（2024?山東青島?三模）某探究小組要測量一橫截面為半圓形透明玻璃磚的折射率，準備的器材有玻璃

磚、激光筆、刻度尺和白紙。如圖是該小組設(shè)計的實驗方案示意圖，下面是該小組的探究步驟：

①用刻度尺測量玻璃磚的直徑d；

②把白紙固定在水平桌面上,在白紙上建立直角坐標系xOy,將玻璃磚放在白紙上，使其底面圓心和直

徑分別與。點和x軸重合,再將刻度尺緊靠玻璃磚并垂直于力軸放置；：

③打開激光筆開關(guān),讓激光筆發(fā)出的激光束始終指向圓心。射向玻璃磚,從y軸開始在xOy平面內(nèi)緩慢

移動激光筆,在某一位置時，刻度尺上出現(xiàn)兩個清晰的光斑,通過刻度尺讀取兩光斑與刀軸的距離分別

……____…………0

為￡/［、L/2（L1>7>2）；

④繼續(xù)改變激光筆的位置，直到刻度尺上恰好只有一個光斑，讀取該光斑與田軸的距離為L3；

請回答下面問題：

（1）甲同學利用步驟③測得數(shù)據(jù)計算該玻璃磚的折射率為:乙序?qū)W利用步驟④測得數(shù)據(jù)計算該玻

璃磚的折射率為；（用測得的d、M、乙2、乙3表示）

（2）比較甲、乙兩同學測量折射率的方案,你認為（選填“甲”或“乙”）同學的測量誤差更小，請說

明理由：；

（3）在操作步驟②中，刻度尺沒有與x軸嚴格垂直,請分析甲同學測得的折射率較真實值是偏大還是偏

小:=

20.（2024?廣東深圳?模擬預測）某實驗小組用插針法確定光路位置做有關(guān)光的折射和光的反射實驗。

（1）用插針法測玻璃磚的折射率

①以下是如圖甲的實驗操作，其中不合理或不必要的操作步驟是（填序號）：o

a.把半圓玻璃磚放在白紙上

b.在白紙上緊貼玻璃磚確定玻璃石專的輪廓

c.在半圓玻璃磚平面的一側(cè)插入大頭針

d.為使測量準確，盡量增大R、2連線與玻璃磚所成的夾角

e.眼睛在圓弧面一側(cè)透過玻璃磚看大頭針,使P2擋住R

f.左右調(diào)整眼睛的觀察位置

g.在圓弧面一側(cè)插入大頭針8,使它恰好擋住E、2

h.在圓弧面一側(cè)插入大頭針R,使它恰好擋住門、B、R

i.移去玻璃磚，在白紙上描出光線徑跡

j.測量相關(guān)角度或長度，計算玻璃磚的折射率

②如圖乙所示，某同學在白紙上劃線時，由于筆尖與玻璃磚邊緣有間距，使得在紙上畫出的界面（虛線）

與玻璃磚邊緣的實際位置有偏差，其他的實驗操作均正確，由此測得玻璃磚的折射率與真實值相比

。（選填“偏大”“偏小”“相同”或“無法確定”）

（2）用插針法驗證光的反射定律

一矩形玻璃磚abed的曲面鍍有反射膜，光線從圖中下方射向玻璃磚時，將從曲面反射回來，就面相當

于一塊平面鏡，現(xiàn)用它驗證光的反射定律。下面是某同學制訂的實驗步驟：

a.把玻璃碗放在白紙上

b.在白紙上緊貼玻璃磚ab面確定平面鏡位置

c.在平面鏡前方插入大頭針￡、B

d.眼睛通過平面鏡看大頭針，移動眼睛位置使P2擋住B

e.在眼睛前插入大頭針P3,使它恰好擋平面鏡中的8、E

f.在眼睛前插入大頭針局,使它恰好擋住P3和平面鏡中的8、B

g.移去玻璃磚,在白紙上描出入射光線和反射光線的徑跡

方作法線，測量反射角和入射角，比較其大小，形成驗證結(jié)論

以上步驟是否存在不必要的操作？o如果有，哪個步驟不必要？o（若認為沒有則后一

空不必填寫。）

________0

實驗測定艘璃的折射率

目錄

01新高考命題熱點...............................................2

02核心考點綜述.................................................2

1）實驗原理與方法........................................................2

①插針法基本原理

②關(guān)徒步理

③數(shù)據(jù)處理方法

2）實驗操作與注意事項...................................................3

①實酷騫材與步珠

②誤差控制與優(yōu)化

3）常見誤差分析.........................................................3

①系統(tǒng)誤差

②偶然誤差

03典型真題精練.................................................3

04創(chuàng)新實艇新考法...............................................8

1）測三角彩被瑞痔的折射率................................................8

2）測球彩透明物的折射率..................................................9

3）測半圄彩被瑞痔的折射率...............................................10

4）測液體的折射率......................................................11

5）負折射率人工材料的測定...............................................12

05分層強化訓練................................................13

新高考命題熱點

1.數(shù)字化實酷與信息技術(shù)融合

利用激光傳感器、光學探頭等設(shè)備實時采集光路數(shù)據(jù),通過計算機軟件生成折射光線軌跡，分析折射率

與入射角的關(guān)系。

結(jié)合虛擬現(xiàn)實（V72）技術(shù)模擬不同玻璃磚形狀對光路的影響，考查學生對實驗原理的遷移應用能力。

2.跨學科情境與實際應用

聯(lián)系光纖通信、光學儀器設(shè)計等實際場景,分析折射率測量在工程技術(shù)中的重要性。

結(jié)合材料科學，研究不同玻璃成分對折射率的影響，拓展實驗的探究維度。

3.枇判性思維與實酷創(chuàng)新

設(shè)計實驗方案驗證玻璃磚形狀（如平行玻璃磚、三棱鏡）對折射率測量的影響，分析誤差來源。

探究非接觸式測量方法（如讀數(shù)顯微鏡法），對比傳統(tǒng)插針法的優(yōu)劣，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。

核心考點綜述

一、實驗原理與方法

L播針法基本原理

通過在白紙上插入大頭針確定入射光線和出射光線的路徑，利用幾何關(guān)系求出折射角，進而計算折射率

sini

n———o

smr

2.關(guān)健步舞：

（1）準確畫出玻璃磚界面aa'和仍'。

（2）通過“遮擋法”確定折射光線，確保R擋住的像，R擋住Pi、Pz的像及8。

3.數(shù)據(jù)處理方法

（1）計算法：用量角器測量入射角i和折射角乙代入公式計算打，多次測量取平均值。

（2）圖像法：以sini為橫坐標、sinr為縱坐標繪制圖像，通過直線斜率求得n?

（3）單位圓法：以入射點O為圓心作圓，分別與入射光線和折射光線交于A.B點，通過測量A、8至U,

法線的垂直距離計算n=禁。

JDU

_………B

二、實驗操作與注意事項

1.實髓器材與步熏

（1）器材:玻璃磚、白紙、大頭針（4枚）、量角器、刻度尺。

（2）步驟:

①固定白紙，畫出界面aa'和法線NN',確定入射光線AO.

②放置玻璃磚，使其長邊與aa'重合，畫出防、

③在AO上插入E、￡,從仍'一側(cè)觀察并插入8、馬，使與的像共線。

④移去玻璃磚，連接得到出射光線，計算折射率。

2.誤差控制與優(yōu)化

⑴入射角i應適中（建議30°?60。）,避免過小導致測量誤差或過大導致折射光過弱。

（2）大頭針及R、R的間距應適當增大，以減小光路定位誤差。

（3）玻璃磚應選擇寬度較大（如5cm）以上）的型號，減少邊緣效應影響。

三、常見誤差分析

1.系統(tǒng)誤差

（1）玻璃磚界面繪制不準確：若界面aaQbb,平移，可能導致折射角測量偏差，需嚴格對齊玻璃磚邊緣。

（2）大頭針未豎直插入:傾斜的大頭針會導致光路定位誤差，需確保大頭針垂直紙面。

2.偶然誤差

（1）讀數(shù)誤差：量角器測量角度時需視線垂直刻度線，多次測量取平均值。

（2）光路繪制偏差：連接大頭針孔時應使用直尺,避免人為畫線誤差。

典型真題精練

1.（2024?浙江?高考真題）如圖所示，用“插針法”測量一等腰三角形玻璃磚（側(cè)面分別記為人和口、頂角大

小為9）的折射率。

①在白紙上畫一條直線曲,并畫出其垂線cd,交于。點；

②將側(cè)面A沿ab放置，并確定側(cè)面B的位置ef

③在cd上豎直插上大頭針R和￡,從側(cè)面B透過玻璃磚觀察E和￡,插上大頭針A,要求G能擋住

（選填或和2”）的虛像；

④確定出射光線的位置（選填“需要”或“不需要”第四枚大頭針;

⑤撤去玻璃豉和大頭針，測得出射光線與直線^的夾角為a,則玻璃磚折射率n=。

【答案】丹和三不需要當粵

smc/

【解析】③⑴要求R和丹在一條光線上，該光線透過玻璃豉后過用，故A要能擋住呂和丹的虛像；

④[2]cd與曲垂直，則過呂和g的光線與ab垂直，光垂直入射時傳播方向不變，可確定^邊上的入射點，此

時只需要找到折射光線上的一點即可確定出射光線，不需要插第四枚大頭針；

⑤[3]根據(jù)幾何關(guān)系可知入射角為占,折射角為￡■—a,如圖所示

故

2.（2024?安徽?高考真題）某實驗小組做“測量玻璃的折射率”及拓展探究實驗.

（1）為測量玻璃的折射率，按如圖所示進行實驗，以下表述正確的一項是o（填正確答案標號）

N

A.用筆在白紙上沿著玻璃磚上邊和下邊分別畫出直線a和優(yōu)

B.在玻璃磚一側(cè)插上大頭針B、R，眼睛在另一側(cè)透過玻璃磚看兩個大頭針，使g把片擋住,這樣就可

以確定入射光線和入射點。1。在眼睛這一側(cè),插上大頭針妁,使它把A、P?都擋住，再插上大頭針

局，使它把R、2、馬都擋住，這樣就可以確定出射光線和出射點。2

C.實驗時入射角為應盡量小一些，以減小實驗誤差

（2）為探究介質(zhì)折射率與光的頻率的關(guān)系，分別用一束紅光和一束綠光從同一點入射到空氣與玻璃的分

界面.保持相同的入射角，根據(jù)實驗結(jié)果作出光路圖，并標記紅光和綠光，如圖乙所示.此實驗初步表

明:對于同一種介質(zhì)，折射率與光的頻率有關(guān).頻率大，折射率（填“大”或“小”）

（3）為探究折射率與介質(zhì)材料的關(guān)系，用同一束微光分別入射玻璃磚和某透明介質(zhì),如圖丙、丁所示。保

持相同的入射角色,測得折射角分別為?、典（02V03），則玻璃和該介質(zhì)的折射率大小關(guān)系為"玻璃

丸介質(zhì)（填“〉”或）。此實驗初步表明：對于一定頻率的光，折射率與介質(zhì)材料有關(guān)。

【答案】（1）B⑵大（3）＞

［解析】（1）4.在白紙上畫出一條直線a作為界面，把長方體玻璃磚放在白紙上，使它的一個長邊與a對齊。

用直尺或者三角板輕靠在玻璃磚的另一長邊，按住直尺或三角板不動，將玻璃磚取下，畫出直線僅代表玻璃

磚的另一邊，而不能用筆在白紙上沿著玻璃磚上邊和下邊分別畫出直線a和a',故4錯誤；

B.在玻璃豉一側(cè)插上大頭針打、P2,眼睛在另一側(cè)透過玻璃磚看兩個大頭針，使為把呂擋住，這樣就可以確

定入射光線和入射點Oi。在眼睛這一側(cè)，插上大頭針月,使它把都擋住，再插上大頭針馬,使它把打、

丹、A都擋住，這樣就可以確定出射光線和出射點。2,故B正確；

C.實驗時入射角辦應盡量大一些，但也不能太大（接近90°）,以減小實驗誤差，故C錯誤；

故選B。

（2）由圖乙可知，入射角相同，綠光的折射角小于紅光的折射角，根據(jù)光的折射定律

_sina

n~sin/S

可知綠光的折射率大于紅光的折射率，又因為綠光的頻率大于紅光的頻率，所以頻率大，折射率大。

（3）根據(jù)折射定律可知，玻璃的折射率為

sin的

n玻璃二

sin?

該介質(zhì)的折射率為

sindfi

n介質(zhì)

sin(73

其中

&2<。3

所以

n2>n3

3.（2024?湖北?高考真題）某同學利用激光測量半圓柱體玻璃磚的折射率，具體步驟如下:

圖(b)

①平鋪白紙，用鉛筆畫兩條互相垂直的直線和BB'，交點為O。將半圓柱體玻璃碗的平直邊緊貼

AA,，并使其圓心位于。點，畫出玻璃磚的半圓弧輪廓線,如圖（a）所示。

②將一細激光束沿8方向以某一入射角射入玻璃錯，記錄折射光線與半圓弧的交點M。

③拿走玻璃磚，標記8光線與半圓弧的交點P。

④分別過河、P作8方的垂線跖"、PP',P是垂足，并用米尺分別測量MA/、PP'的長度比和y0

⑤改變?nèi)肷浣?，重復步驟②③④,得到多組工和少的數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)作出u—①圖像，如圖（fe）所示。

（1）關(guān)于該實驗,下列說法正確的是（單選，填標號）。

A.入射角越小，誤差越小

B.激光的平行度好，比用插針法測量更有利于減小誤差

C.選擇圓心。點作為入射點，是因為此處的折射現(xiàn)象最明顯

（2）根據(jù)y-c圖像，可得玻璃磚的折射率為（保留三位有效數(shù)字）-

（3）若描畫的半圓弧輪廓線半徑略大于玻璃磚的實際半徑,則折射率的測量結(jié)果（填“偏大”“偏

小”或“不變”）□

【答案】（1）B（2）1.57（3）不變

［解析】（1）4.入射角適當即可，不能太小，入射角太小，導致折射角太小，測量的誤差會變大，故A錯誤；

B.激光的平行度好，比用插針法測量更有利于減小誤差，故8正確；

C.相同的材料在各點的折射效果都一樣，故。錯誤。

故選5。

（2）設(shè)半圓柱體玻璃磚的半徑為根據(jù)幾何關(guān)系可得入射角的正弦值為

si.n?.=—y

折射角的正弦值為

sinr=--

R

折射率

可知g-力圖像斜率大小等于折射率，即

n=^44?“…57

（3）根據(jù)（2）中數(shù)據(jù)處理方法可知若描畫的半圓弧輪廓線半徑略大于玻璃磚的實際半徑，則折射率的測量結(jié)

果不變。

4.（2023?廣東?高考真題）某同學用激光筆和透明長方體玻璃荒測量玻璃的折射率，實驗過程如下：

（1）將玻璃磚平放在水平桌面上的白紙上，用大頭針在白紙上標記玻璃磚的邊界

（2）①激光筆發(fā)出的激光從玻璃磚上的M點水平入射,到達e/面上的O點后反射到N點射出.用大頭

針在白紙上標記。點、河點和激光筆出光孔Q的位置

②移走玻璃磚，在白紙上描繪玻璃磚的邊界和激光的光路，作■連線的延長線與^面的邊界交于P

點，如圖（a）所示

圖(a)

③用刻度尺測量PM和OAf的長度4和?的示數(shù)如圖（6）所示，必為cm。測得益為

3.40cm

P._______________________.M

1111111111111111111111111

0cm12

圖（b）

（3）利用所測量的物理量，寫出玻璃磚折射率的表達式n=；由測得的數(shù)據(jù)可得折射率"為

（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）

⑷相對誤差的計算式為3=測量儀二號實值義100%。為了減小d1、d2測量的相對誤差，實驗中激光

在M點入射時應盡量使入射角

【答案】2.25華1.51稍4、一些

Gtl

【解析】（2）③[1]刻度尺的最小分度為0.1cm,由圖可知，4為2.25cm;

（3）[2][3]玻璃磚折射率的表達式

fM

sin4_MP_OM_d2

sinrfMPMdx

OM

帶入數(shù)據(jù)可知

3.40

n==1.51

2.25

測量值一真實值

（4）[4]相對誤差的計算式為d=X100%,為了減小由、心測量的相對誤差，實驗中心、42要

真實值

盡量稍大一^些,即激光在7W點入射時應盡量使入射角稍小一^些。

創(chuàng)新實艙新考法

【變式1】測三角形玻瑞痔的折射率

5.（2025?河北張家口?一模）某同學用“插針法”測量一直角三角形玻璃磚的折射率。如圖甲所示為該玻璃

磚的截面圖,三角形ABC的頂角為d且小于45°-

（1）主要實驗步驟如下：

①水平放置的木板上鋪一張白紙,在白紙上畫一條直線曲,并畫出其垂線c