實驗：測定玻璃的折射率第2節[三步]學通實驗1感悟多彩的實驗方案——思維要“活”[三步]學通實驗2把握常見的命題視角——規律要“通”0102CONTENTS目錄[三步]學通實驗3

科學有效的訓練設計——訓練要“實”03[三步]學通實驗1感悟多彩的實驗方案——思維要“活”

一、本版教材實驗理清楚?實驗器材玻璃磚、白紙、木板、大頭針四枚、圖釘四枚、量角器、三角板(或直尺)、鉛筆。?實驗步驟1.將白紙用圖釘釘在平木板上。2.如圖所示，在白紙上畫出一條直線aa'作為界面(線)，過aa'上的一點O畫出界面的法線NN'，并畫一條線段AO作為入射光線。3.把長方形玻璃磚放在白紙上，使它的長邊跟aa'對齊，用直尺或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，畫出玻璃磚的另一邊bb'。4.在直線AO上豎直插上兩枚大頭針P1、P2，放回玻璃磚，透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像，調整視線方向直到P2的像擋住P1的像。再在觀察者一側豎直插上兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住P1、P2的像，P4擋住P3及P1、P2的像，記下P3、P4的位置。

?誤差分析

產生原因減小方法偶然誤差入射、折射光線畫不精確兩大頭針間距適當大些入射角、折射角測不準入射角適當大些?注意事項1.實驗時，盡可能將大頭針豎直插在紙上，且大頭針之間及大頭針與光線轉折點之間的距離要稍大一些。2.入射角i應適當大一些，以減小測量角度的誤差，但入射角不宜太大。3.在操作時，手不能觸摸玻璃磚的光潔面，更不能把玻璃磚界面當尺子畫界線。4.在實驗過程中，玻璃磚與白紙的相對位置不能改變。5.玻璃磚應選用寬度較大的，宜在5cm以上。若寬度太小，則測量誤差較大。(一)魯科版教材實驗方案二、他版教材實驗方案[差異解讀](1)用水代替玻璃。(2)用激光發出的光代替插針法對光線的確定(二)粵教版教材實驗方案

[差異解讀](1)用半圓形玻璃磚代替平行玻璃磚。(2)用激光發出的光代替插針法對光線進行確定。(3)用帶角度的背景板取代量角器。[三步]學通實驗2把握常見的命題視角——規律要“通”[典例1]

(2025·四川綿陽期中)如圖甲所示，在做“測量玻璃的折射率”實驗時，先在白紙上放好一塊兩面平行的玻璃磚，描出玻璃磚的兩個邊MN和PQ，在玻璃磚的一側插上兩枚大頭針P1和P2，然后在另一側透過玻璃磚觀察，再插上大頭針P3、P4，然后作出光路圖，根據光路圖計算得出玻璃的折射率。命題視角一實驗原理與操作

A

(2)如圖乙所示，某同學按照如下方法處理數據：以O點為圓心、R為半徑作圓，與折射光的交點為B，過B點向兩介質的交界面作垂線，垂足為N，AO的延長線交BN于M，記OM=r。再以O點為圓心、r為半徑作圓。可知該玻璃的折射率的測量值n=____。(用r、R表示)

命題視角二數據處理和誤差分析[典例2]

(1)某實驗小組利用“插針法”測量玻璃的折射率的實驗光路如圖甲所示，實驗所用玻璃磚的上表面AD與下表面BC不平行，出射光線O'G與入射光線PO_________(選填“平行”或“不平行”)；對實驗數據的處理可采用以入射點O為圓心、取某一單位長度為半徑作圓，該圓與入射光線PO交于M點，與折射光線OO'的延長線交于E點，過M、E點分別向法線作垂線，其垂足分別為N、F，現測得MN=1.66cm，EF=1.12cm，則該玻璃磚的折射率n=______(結果保留三位有效數字)。

不平行1.48

(2)如圖乙所示，某同學在“利用插針法測量玻璃的折射率”的實驗中，在紙上畫玻璃磚下界面bb'時，誤將bb'向下畫至圖中虛線位置，而其他操作均正確，則該同學測得的玻璃磚折射率將______(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。

偏小

[微點撥](1)選擇玻璃磚時寬度宜大些，這樣可以減小確定光路方向時出現的誤差，提高測量的準確度。(2)實驗中一旦玻璃磚所定的界面(線)aa'、bb'畫好后，放置的玻璃磚就不要隨便移動，如果玻璃磚斜向移動，測得的折射率一定變化；如果稍微上下平移了玻璃磚，對測量結果沒有影響。1.[實驗器材的創新]用圓弧狀玻璃磚做測量玻璃折射率的實驗時，先在白紙上放好圓弧狀玻璃磚，在玻璃磚的一側豎直插上兩枚大頭針P1、P2，然后在玻璃磚的另一側觀察，調整視線使P1的像被P2擋住，接著在眼睛所在的一側依次插兩枚大頭針P3和P4，使P3擋住P1和P2的像，P4擋住P3以及P1和P2的像，在紙上標出大頭針位置和圓弧狀玻璃磚輪廓，如圖甲所示，其中O為兩圓弧圓心，圖中已畫出經過P1、P2點的入射光線。命題視角三創新考查角度和創新思維(1)在圖上補畫出所需的光路。答案：見解析圖解析：連接P3、P4與

交于一點，此交點即為光線從玻璃磚中射出的位置，由于P1、P2的連線與

的交點即為光線進入玻璃磚的位置，連接兩交點即可作出玻璃磚中的光路，如圖所示。(2)為了測出玻璃的折射率，需要測量入射角i和折射角r，請在圖中的AB分界面上畫出這兩個角。答案：見解析圖解析：連接O點與光線在

上的入射點即為法線，作出入射角和折射角如圖中i、r所示。(3)用所測物理量計算折射率的表達式為n=______。

(4)多次改變入射角，測得幾組入射角和折射角，根據測得的入射角和折射角的正弦值，畫出如圖乙所示的圖像，由圖像可知該玻璃的折射率n=____。

1.5

2.[實驗器材、實驗數據處理的創新]某同學測量玻璃的折射率，準備了下列器材：激光筆、直尺、刻度尺、一面鍍有反射膜的平行玻璃磚。如圖所示，直尺與玻璃磚平行放置，激光筆發出的一束激光從直尺上O點射向玻璃磚表面，在直尺上觀察到A、B兩個光點，讀出OA間的距離為20.00cm，AB間的距離為6.00cm，測得圖中直尺到玻璃磚上表面距離為d1=10.00cm，玻璃磚厚度d2=4.00cm。此玻璃的折射率n=_____，光在玻璃中傳播速度v=__________m/s(光在真空中傳播速度c=3.0×108m/s，結果均保留兩位有效數字)。

1.22.5×108

[三步]學通實驗3科學有效的訓練設計——訓練要“實”1.在“測量玻璃的折射率”實驗時，(1)下列做法正確的是_____。

A.入射角越大，誤差越小B.在白紙上放好玻璃磚后，用鉛筆貼著玻璃磚的光學面畫出界面C.實驗時既可用量角器，也可用圓規和直尺等工具進行測量D.判斷像與針是否在同一直線上時，應該觀察大頭針的頭部C解析：入射角盡量大些，折射角也會大些，折射現象較明顯，角度的相對誤差會較小，但要注意并不是入射角越大越好，應適度，A錯誤。為了防止弄臟玻璃磚，不能用鉛筆貼著玻璃磚的光學面畫出界面，B錯誤。實驗時既可用量角器，也可用圓規和直尺等工具進行測量，C正確。判斷像與針是否在同一直線上時，應該觀察大頭針的整體，不能只觀察其頭部，D錯誤。(2)小明同學經正確操作后，在紙上留下四枚大頭針的位置P1、P2、P3和P4，AB和CD是描出的玻璃磚的兩個邊界，如圖所示，請畫出光路圖。答案：見解析圖

解析：根據作出的點P1、P2、P3、P4作出入射光線和出射光線，連接AB和CD與光線的交點O、O'，OO'即為光在玻璃中的傳播路徑，如圖所示。2.現要估測一矩形玻璃磚的折射率n，給定的器材有：待測玻璃磚、白紙、鉛筆、大頭針1枚、直尺、直角三角板。實驗時，先將直尺的一端O和另一點M標上兩個明顯的標記，再將玻璃磚平放在白紙上，沿其兩個長邊在白紙上畫出兩條直線AB、CD，再將直尺正面緊貼玻璃磚的左邊緣放置，使O點與直線CD相交，并在白紙上記下點O、M的位置，如圖所示，然后在右上方通過AB所在界面向左下方觀察，調整視線方向，直到O點的像與M點的像重合，再在AB直線上插上大頭針，使大頭針擋住M、O的像，記下大頭針P點的位置。(1)請在原圖上作出光路圖；答案：見解析圖解析：調整視線方向，當O點的像和M點的像重合時，從O點發出的光線經玻璃磚折射后與從M點發出的光線經AB面反射后重合。在觀察的一側插上大頭針，使大頭針擋住M、O的像，則大頭針的位置為折射光線射出玻璃磚的點和從M點發出的光線在AB面上的反射點，如圖所示。(2)計算玻璃磚的折射率的表達式為：n=______(用字母P和圖中已知線段字母表示)。

3.如圖所示，在用激光測玻璃磚折射率的實驗中，玻璃磚與光屏P平行放置，從另一側用激光筆以一定角度照射，此時在光屏上的S1處有激光點，移走玻璃磚，光點移到S2處，回答下列問題：答案：見解析圖甲解析：根據題意畫出光路圖如圖甲所示。(2)已經測出AB=l1，OA=l2，S1S2=l3，則折射率n=______________(用l1、l2、l3表示)；

(3)若改用寬度比ab更小的玻璃磚做實驗，則S1S2間的距離會______(填“變大”“變小”或“不變”)。

解析：若改用寬度比ab更小的玻璃磚做實驗，則畫出光路圖如圖乙所示，可看出S1S2間的距離變小。變小4.用“插針法”測量透明半圓柱形玻璃磚的折射率，O為玻璃磚截面的圓心，使入射光線跟玻璃磚的平面垂直，下面4個圖中P