2027届新高考物理热点精准复习：实验+测量玻璃的折射率

物理2027届新高考物理热点精准复习测量玻璃的折射率目录12基础自主落实课前

自检自测·回归教材

能力探究突破课中课堂互动·考教衔接基础

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三、实验步骤1.用图钉把白纸固定在木板上。2.在白纸上画一条直线aa',并取aa'上的一点O为入射点,作过O点的法线MM'。3.画出线段AO作为入射光线,并在AO上插上P1、P2两个大头针。4.在白纸上放上玻璃砖,使玻璃砖的一条长边与直线aa'对齐,并画出另一条长边的对齐线bb'。5.眼睛在bb'的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向,使P1被P2挡住,然后在眼睛这一侧插上大头针P3,使P3挡住P1、P2的像,再插上P4,使P4挡住P1、P2的像和P3。6.移去玻璃砖,拔去大头针,由大头针P3、P4的针孔位置确定出射光线O'B及出射点O',连接O、O'得到线段OO'。7.用量角器测量入射角θ1和折射角θ2,并查出其正弦值sinθ1和sinθ2。8.改变入射角,重复实验。

五、误差分析本实验误差主要来源于确定入射光线、出射光线时的准确性以及入射角和折射角的测量造成的偶然误差。六、注意事项1.实验时,应尽可能将大头针竖直插在纸上,且P1和P2之间、P3和P4之间、P2与O之间、P3与O'之间距离要稍大一些。2.入射角θ1不宜太大(接近90°),也不宜太小(接近0°)。3.操作时手不能触摸玻璃砖的光洁光学面,也不能把玻璃砖界面当尺子画界线。4.实验过程中,玻璃砖与白纸的相对位置不能改变。5.玻璃砖应选用宽度较大的,宜在5cm以上,若宽度太小,则测量误差较大。易错辨析(1)做测定玻璃的折射率实验时,应尽可能将大头针竖直插在纸上。(

)(2)做测定玻璃的折射率实验时,入射角越大越好。(

)(3)做测定玻璃的折射率实验时,应把玻璃砖界面当作尺子直接画界线。(

)√××考点一教材原型实验能力探究突破课中

课堂互动·考教衔接角度一实验原理与操作例1(2024安徽卷)某实验小组做测量玻璃的折射率及拓展探究实验。(1)为测量玻璃的折射率,按图所示进行实验,以下表述正确的一项是

。(填正确答案标号)

A.用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和a'B.在玻璃砖一侧插上大头针P1、P2,眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针,使P2把P1挡住,这样就可以确定入射光线和入射点O1。在眼睛这一侧,插上大头针P3,使它把P1、P2都挡住,再插上大头针P4,使它把P1、P2、P3都挡住,这样就可以确定出射光线和出射点O2C.实验时入射角θ1应尽量小一些,以减小实验误差B(2)为探究介质折射率与光的频率的关系,分别用一束红光和一束绿光从同一点入射到空气与玻璃的分界面。保持相同的入射角,根据实验结果作出光路图,并标记红光和绿光,如图乙所示。此实验初步表明:对于同一种介质,折射率与光的频率有关,频率大,折射率

(选填“大”或“小”)。

大(3)为探究折射率与介质材料的关系,用同一束激光分别入射玻璃砖和某透明介质,如图丙、丁所示。保持相同的入射角α1,测得折射角分别为α2、α3(α2<α3),则玻璃和该介质的折射率大小关系为n玻璃

(选填“>”或“<”)n介质。此实验初步表明:对于一定频率的光,折射率与介质材料有关。

>解析

(1)在白纸上画出一条直线a作为界面,把玻璃砖放在白纸上,使它的一个长边与a对齐,用直尺或者三角板轻靠在玻璃砖的另一长边,按住直尺或三角板不动,将玻璃砖取下,画出直线a'代表玻璃砖的另一长边,而不能用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和a',故A错误。在玻璃砖一侧插上大头针P1、P2,眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针,使P2把P1挡住,这样就可以确定入射光线和入射点O1;在眼睛这一侧,插上大头针P3,使它把P1、P2都挡住,再插上大头针P4,使它把P1、P2、P3都挡住,这样就可以确定出射光线和出射点O2,故B正确。实验时入射角θ1应尽量大一些,但也不能太大(接近90°),以减小实验误差,故C错误。

角度二实验数据处理与误差分析例2

某小组做测量玻璃的折射率实验,所用器材有:玻璃砖、大头针、刻度尺、圆规、笔、白纸。(1)下列哪些措施能够提高实验准确程度

。

A.选用两光学表面间距大的玻璃砖B.选用两光学表面平行的玻璃砖C.选用粗的大头针完成实验D.插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些AD(2)该小组用同一套器材完成了四次实验,记录的玻璃砖界线(互相平行)和四个大头针扎下的针孔如图所示,其中实验操作正确的是

。

D(3)该小组选取了操作正确的实验记录,在白纸上画出光线的径迹,以入射点O为圆心作圆,与入射光线、折射光线分别交于A、B点,再过A、B点作法线NN'的垂线,垂足分别为C、D点,如图所示,则玻璃的折射率n=

(用图中线段的字母表示)。

(4)在用插针法测量玻璃的折射率的实验中,甲、乙两位同学在纸上画出的界面aa'、bb'与玻璃砖位置(图中阴影)的关系分别如图中①②所示,其中甲同学用的是矩形玻璃砖,乙同学用的是梯形玻璃砖。他们的其他操作均正确,且均以aa'、bb'为界面画光路图。则甲同学测得的折射率与真实值相比

(选填“偏大”“偏小”或“不变”);乙同学测得的折射率与真实值相比

(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。

偏小不变解析

(1)为了使作图误差更小,应选用两光学表面间距大的玻璃砖,A正确;根据折射定律可知,如果两个光学面不平行,不影响入射角与折射角的值,所以对折射率的测定结果不产生影响,B错误;为了准确测量光路图,应选用较细的大头针来完成实验,若选用粗的大头针完成实验,容易出现观察误差,从而造成测量误差,C错误;插在玻璃砖同侧的两枚大头针之间的距离应适当大些,引起的角度误差会减小,D正确。(2)由题图可知,选用的玻璃砖两光学表面平行,则入射光线应与出射光线平行,B、C错误;又光线在玻璃砖中与法线的夹角应小于光线在空气中与法线的夹角,A错误,D正确。

考点二创新拓展实验角度

实验的改进与创新例3(2026山西朔州开学考试)如图所示,某同学用一个烧杯和一把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(可以视为线状物)测出烧杯杯口内径d(图中OC的距离)。(2)将刻度尺沿烧杯杯口边缘竖直插入烧杯中,刻度尺的零刻度(A点)与烧杯底部接触,刻度尺在烧杯杯口位置(C点)的刻度值为x1。(3)从某一方向通过杯口O点看,恰好可以直接看到刻度尺上的B点刻度值x