2025年物理新高考備考2025年（版）物理《三維設計》一輪總復習（提升版）實驗十六　測量玻璃的折射率

實驗十六測量玻璃的折射率考情調研命題特征測量玻璃的折射率實驗在往年高

考中考查較少。在新高考中的

2021年浙江1月選考和2023年海

南卷、廣東卷都有考查，可見新

高考對本實驗的考查熱度有所增

加。因此在2025年備考中還應引

起足夠重視1.考裝置：測量長方體、球體等不

同形狀玻璃磚的折射率。2.考操作：畫出某一界面上的入射

光線和折射光線，確定入射角和折

射角。3.考數(shù)據(jù)：計算法、圖像法或“單

位圓”法

（2）實驗桌上的方木板上有一張白紙，白紙上放有如圖1所示的實驗

器材，小朱同學認為除了量角器外還缺少一種器材，則所缺器

材的名稱為

。將器材配齊后，他進行實驗，先將白

紙平鋪在木板上并用圖釘固定，玻璃磚平放在白紙上，然后在

白紙上確定玻璃磚的界面aa'和bb'。在玻璃磚的一側插入兩枚大

頭針P1、P2。眼睛在另一側透過玻璃磚看P1和P2，使P1的像被P2

的像擋住，在眼睛這一側再插入第三枚大頭針P3，使它把P1、

P2的像擋住，再透過玻璃磚觀察，調整視線方向，插上第四枚

大頭針P4時應使其遮擋住

??？潭瘸逷1、P2的像以及P3

解析：實驗所需器材有木板、白紙、圖釘、玻璃磚、大頭

針、量角器、鉛筆、刻度尺，故所缺器材名稱為刻度尺。實驗

中大頭針P4應遮擋住P1、P2的像和P3。（3）為取得較好的實驗效果，下列操作正確的是

（填選項前

字母）。A.必須選用上、下表面平行的玻璃磚B.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P1和P2及P3和P4之間的距離適當大些CD

【注意事項】解析：玻璃磚上、下表面不平行也能測出折射率，故A錯

誤；實驗時入射角應盡量大一些，以減小測量誤差，故B錯誤；

大頭針應垂直地插在紙面上，大頭針P1和P2及P3和P4之間的距離

適當大些，可減小確定光線方向時產生的誤差，故C、D正確。（4）小朱同學在量入射角和折射角時，由于沒有使用量角器，在完

成了光路圖以后，在P1、P2所在的直線上取一點A，將光線的出

射點記為O'，用圓規(guī)以光線的入射點O為圓心，OA為半徑畫

圓，交OO'延長線于C點，過A點和C點作垂直入射光線法線的直

線，垂足分別為B點和D點，如圖2所示，若他測得AB＝7.5cm，

CD＝5cm，則可求出該玻璃磚的折射率n＝

?。

1.5

【數(shù)據(jù)處理】（5）若小朱同學在紙上畫出的界面aa'、bb'與玻璃磚位置的關系如圖

3所示，其他操作均正確，且均以aa'、bb'為界面畫光路圖。則

折射率測量值

（選填“大于”“小于”或“等于”）

真實值。小于【誤差分析】解析：如圖為實際光路圖（圖中實線）和以aa'、bb'為界面作出的玻璃磚內的實驗光路圖（圖中虛線），比較實際光路圖的折射角與實驗光路圖的折射角關系可知，折射角測量值偏大，則折射率偏小。1.注意事項（1）實驗時，應盡可能將大頭針豎直插在紙上，且P1和P2之間、

P3和P4之間、P2與O之間、P3與O'之間距離要稍大一些。（2）入射角i不宜太大（接近90°），也不宜太小（接近0°）。（3）操作時手不能觸摸玻璃磚的光潔光學面，也不能把玻璃磚界

面當作尺子畫界線。（4）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。

2.數(shù)據(jù)處理

（2024·安徽亳州模擬）在“測玻璃的折射率”實驗中：（1）如圖甲，用插針法測定玻璃磚折射率的實驗中，下列說法中正

確的是

（填正確選項前字母）。C

A.若不小心用手觸摸了光學面，不會影響測量B.實驗中，可以將玻璃磚界面當尺子畫界線C.測梯形玻璃磚、三角形玻璃磚和半圓形玻璃磚的折射率均可用“插針法”D.玻璃磚的兩個光學面aa'、bb'一定要平行，否則會有誤差解析：手拿光學元器件時切忌用手觸摸“工作面”，以防

臟污甚至腐蝕光學面造成永久的損壞，故A錯誤；實驗中，不能

將玻璃磚界面當尺子畫界線，故B錯誤；用插針法測玻璃磚的折

射率時，只要操作正確，與玻璃磚形狀無關，玻璃磚的兩個光

學面aa'、bb'不平行，對玻璃折射率的測定結果也沒有影響，故

C正確，D錯誤。（2）如果有幾塊寬度大小不同的平行玻璃磚可供選擇，為了減小

誤差，應選用寬度

（選填“大”或“小”）的玻璃磚

來測量。解析：如果有幾塊寬度不同的平行玻璃磚可供選擇，為了

減小誤差，應選用寬度大的玻璃磚來測量，寬度越大，出射光

線的側位移越大，折射角的測量越準確，故為了減小誤差應選

用寬度大的玻璃磚來測量。大（3）在該實驗中，光線是由空氣射入玻璃磚，根據(jù)測得的入射角和

折射角的正弦值畫出的圖像如圖乙所示，從圖像可知玻璃磚的

折射率等于

?。1.5

（4）如圖丙所示，在實驗過程中畫出界面aa'后，不小心將玻璃磚向

上平移了一些，導致界面bb'畫到了圖中虛線位置，而在作光路

圖時界面aa'仍為開始所畫的，則所測得的折射率將

?

（選填“偏大”“偏小”或“不變”）。偏大解析：在實驗過程中，畫出界面

aa'后，不小心將玻璃磚向上平移了一

些，導致界面bb'畫到圖中虛線位置，而

在作光路圖時界面aa'仍為開始所畫的，

實際光線如圖中的O'Q所示，而作圖光

線如圖中OQ所示，導致折射角偏小，

所測得的折射率偏大?！镜淅?/p>

（2023·廣東高考11題）某同學用激光筆和透明長方體玻璃

磚測量玻璃的折射率，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ef面上的

O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移走玻璃磚，在白紙上描繪玻璃磚的邊界和激光的光路，作

QM連線的延長線與ef面的邊界交于P點，如圖（a）所示；③用刻度尺測量PM和OM的長度d1和d2。PM的示數(shù)如圖（b）所

示，d1為

cm。測得d2為3.40cm。（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n為

（結果保留3位有效數(shù)字）。

三步穩(wěn)解題解析：（2）③刻度尺的最小分度值為0.1cm，由題圖（b）可

知，d1為2.25cm。

（4）為了減小d1、d2測量的相對誤差，實驗中d1、d2要盡量稍

大一些，則激光在M點入射時應盡量使入射角稍小一些。

（2023·海南高考14題）用激光測玻璃磚折射率的實驗中，玻璃磚

與屏P平行放置，從另一側用激光筆以一定角度照射，此時在屏上的

S1處有激光點，移走玻璃磚，光點移到S2處，回答下列問題：（1）請畫出激光束經玻璃折射后完整的光路圖；答案：見解析圖解析：根據(jù)題意畫出光路圖如圖所示。（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ab更小的玻璃磚做實驗，則S1S2間的距離會

（選填

“變大”“變小”或“不變”）。答案：變小解析：若改用寬ab更小的玻璃磚做實

驗，畫出光路圖如圖所示。可看出S1S2間的距離變小。跟蹤訓練·鞏固提升1.（2024·黑龍江哈爾濱模擬）某實驗小組的同學在用如圖甲所示的

“插針法”做“測量玻璃的折射率”實驗中，在準確地畫好玻璃磚

的界面aa'和bb'后，不慎將玻璃磚向下平移了一些，如圖乙所示，

而實驗的其他操作均正確，則折射率的測量值

（選填“大

于”“小于”或“等于”）準確值。等于123456解析：如圖所示，實線表示將玻璃磚向下平移后實際的光路圖，而虛線是作圖時采用的光路圖，通過比較發(fā)現(xiàn)入射角和折射角均沒有變化，由折射定律可知，折射率的測量值等于準確值。1234562.（2024·安徽合肥八中模擬）如圖甲所示，利用“插針法”測定長

方體形狀的玻璃磚的折射率（有一個表面鍍銀，光線不能透過）。

實驗時，先將玻璃磚平放到水平面內的白紙上，鍍銀面與紙面垂

直。貼著玻璃磚前后兩個面在紙上畫出直線a1a2和b1b2，其中b1b2側

為鍍銀面。然后在白紙上豎直插上兩枚大頭針P1、P2。123456（1）如圖乙，插第四枚大頭針P4時，這枚大頭針應

（填選項

前字母）。A.只擋住P3B.只擋住P1和P2的像C.同時擋住P1和P2的像和P3解析：插第四枚大頭針P4時，這枚大頭針應同時擋住P1

和P2的像和P3，故選C。C

123456（2）下列哪些操作有助于減小測量誤差

（填選項前字母）。A.選用較粗的大頭針，以便大頭針的像能看得清晰B.選用寬度適當大一點的玻璃磚C.P3和P4兩針的距離要適當遠一點BC

解析：選用較粗的大頭針，對確定光線的方向會產生更大的誤差，故A錯誤；選用寬度適當大一點的玻璃磚，偏折現(xiàn)象更加明顯，有助于減小誤差，故B正確；P3和P4兩針的距離要適當遠一點，可減小確定光線方向時產生的誤差，故C正確。123456（3）某同學在實驗時，P4這枚針不小心插得偏右了一點，此操作

會導致折射率的測量值

（選填“偏大”“不變”或

“偏小”）。解析：P4偏右，會導致繪制的MN向左移動，導致折射

角測量偏大，此操作會導致折射率的測量值偏小。偏小1234563.（2024·云南昆明一模）某同學用插針法測量某種材料制成的三棱

鏡的折射率，主要實驗步驟如下：（1）先在木板上鋪一張方格紙，方格紙上的小格子均為正方形，

將棱鏡放在方格紙上，然后畫出棱鏡的界面，如圖所示。在

棱鏡的一側插上兩枚大頭針P1和P2，用“·”表示大頭針的位

置，然后在另一側透過棱鏡觀察，并依次插上大頭針P3和

P4，利用相關實驗器材測出棱鏡的折射率，下列說法正確的

有

（填正確選項前字母）。BD

A.P3只需擋住P2的像B.P4擋住P3的同時，還要擋住P1和P2的像C.該實驗除刻度尺外，還必須使用量角器D.該實驗僅需使用刻度尺，無需使用量角器123456解析：實驗的過程中，要先在白紙上放好玻璃磚，在玻

璃磚的一側插上兩枚大頭針P1和P2，然后在玻璃磚另一側觀

察，調整視線使P1的像被P2的像擋住，接著在眼睛所在一側

相繼再插上兩枚大頭針P3和P4，使P3同時擋住P1、P2的像，P4

擋住P3及P1和P2的像，故A錯誤，B正確；該實驗僅需使用刻

度尺，無需使用量角器，故C錯誤，D正確。123456（2）經正確操作，四枚大頭針的位置如圖所示，請在圖上作出實

驗光路圖。答案：見解析圖解析：實驗光路圖和法線如圖

所示。123456（3）依據(jù)光路圖，可得該棱鏡的折射率為

?

（計算結果保留3位有效數(shù)字）。1.33（1.31～1.35）

123456

1234564.為了測量直角三棱鏡的折射率，某實驗小組在木板上鋪一張白紙，

將三棱鏡放在白紙上并用細線描出三棱鏡的輪廓，如圖中△ABC的

實線所示，接著在垂直于AB的方向上插上兩枚大頭針P1和P2，在棱

鏡的BC側透過三棱鏡觀察兩個大頭針，當P1的像恰好被P2的像擋住

時，插上大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像，再插上大頭針P4，使P4

擋住P3和P1、P2的像。移去三棱鏡和大頭針，大頭針在紙上的位置如圖所示。123456答案：見解析圖（1）將實驗需要的光路圖補充完整；解析：根據(jù)實驗原理，由折射定律和反射定律，畫出光

路圖，如圖所示。123456（2）實驗中，在棱鏡的BC側透過三棱鏡觀察兩個大頭針，使P2的

像擋住P1的像的目的是

?；確定從AB面進入三棱鏡的光線解析：使P2的像擋住P1的像的目的是確定從AB面進入三棱鏡的

光線。123456（3）實驗小組用量角器量出光穿過BC界面的入射角為α、折射角為

β，則三棱鏡的折射率n＝

?；

123456（4）若實驗中三棱鏡的位置發(fā)生了微小的平移，如圖中虛線所

示，則測得的折射率

（選填“大于”“等于”或

“小于”）真實值。小于解析：若實驗中三棱鏡的位置

發(fā)生了微小的平移，實際光路

圖如圖所示，由圖可知，測量的α角偏大，

則測得的折射率小于真實值。1234565.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的像擋

住，接著在眼睛所在的一側插兩枚大頭針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P1、P2點的入射光線。123456（1）在圖甲上補畫出所需的光路。（2）為了測出玻璃的折射率，需要測量入射角和折射角，請在圖

甲中的AB分界面上標出這兩個角，分別用i和r表示。答案：見解析圖123456解析：（1）（2）連接P1、P2表示入射光線，連接P3、P4表示出射光線，連接兩光線與玻璃磚的交點，即為折射光線，測量的入射角i、折射角r及光路圖如圖所示。123456（3）為了保證光線從弧面CD上射出，實驗過程中，光線在弧面AB

的入射角應適當

（選填“小一些”“無所謂”或

“大一些”）。小一些解析：為防止光線在弧面CD發(fā)生全反射，光線在弧面AB的入

射角應適當小一些。123456

（4）多次改變入射角，測得幾組入射角和折射角，根據(jù)測得的入

射角和折射角的正弦值，畫出了如圖乙所示的圖像，由圖像

可知該玻璃的折射率n＝

?。1.5

123456

123456（1