2026高考物理训练-实验21 测量玻璃折射率（原卷版）

高考实验解读与针对性训练

实验21测量玻璃折射率

【实验解读】

一、教材实验解读

原理与器材实验操作注意事项

1.用图钉把白名缶固定在木板上。L实验时，业尽可能

1.实验原理

2.在白纸上㈣一条直线a优，并将大头针竖直插在

通过插针法找出跟入射光

取血上的一点。为入射点，作纸上，且修和之

线/0对应的出射光线。8

过。点的法线MM：间、03和24之间、

从而㈣出折射光线。。1测

3.画出线段4。作为入射光线，尸2与。、与。'之

出折射角%，再根据〃=

并在力。上插上外、尸2两根大间距离要梢大一些。

岩:或〃-蔡，计算出玻璃

头针。2.入射角01不宜太

的折射率。

4.在白纸上放上玻璃砖，使玻璃大（接近90。）,也不

M

温沁、

A砖的一条长边与直线m对齐，宜太小（接近0。）。

并画出另一条长边的对齐线协13.操作时手不能触

%5.眼睛在仍的一侧透过玻璃砖摸玻璃砖的光洁光

观察两个大头针并调整视线方学面，也不能把玻

2.实验器材

向，使修的像被3的像挡住，璃砖界面当作尺子

木板、白纸、玻璃砖、大头

然后在眼睛这一侧插上大头针国界线。

针、图钉、量角器、三角板、

尸3,使尸3挡住尸1、尸2的像，再4.实验过程中，玻璃

铅笔等。

插上。4,使04挡住尸3和尸1、尸2语与白纸的相对位

的像。置不能改变。

6.移去玻璃砖，拔去大头针，由5.玻璃砖应选用宽

大头针心、尸4的针孔位置确定度较大的，宜在5

出射光线。6及出射点。'，连cm以上，若宽度太

接0、。得线段。0'，即折射光小，则测量误差较

线。大。

7.用量角器测量入射角仇和折

射角。2,并查出具止弦值sina

和sin02c

1.计算法:算出不同入射角时的〃=繇，并取平均值相

2.作sina一sin供图像:由〃=罂可知图像应是过原点的直线,如图甲所示，

其斜率为折射率乙

数

据

处

理

（）sin02、B

甲乙

3.“单位圆”法：

如图乙所ZF，sin仇一0歹sin。?一0炉，OE-OE'—R,则〃一$皿取一E7T,

二、拓展创新实验

高考实睑题一般源于教材而不拘泥于教材，是在教材实睑的基础上创设新情景。

因此，要在夯实教材实验的基础上注意迁移和创新能力的培养，善于用教材中实

验的原理、方法和技巧处理新问题。

器材创新：

长方体玻璃砖改为梯形玻璃砖、三棱柱玻璃砖、半圆形玻璃砖等。

【高考典例】

【典例1】（2025高考海南卷）测鼠某半圆形玻璃砖的折射率，操作步骤如下：

I.在白纸上画一条直线，半圆形玻璃砖放臼纸上，玻璃石专直径与直线重合，描出直径两端

点A和6,取走玻璃砖，，书刻度尺求圆心。点，过。点作48垂线CO,放回玻璃砖，将光

屏垂直贴近玻璃砖A点放置。

II.沿玻璃砖由C向8缓慢移动激光笔，使得入射光线平行纸面且始终沿着半径方向射向圆

心。，从玻璃砖射出的激光在44下方的光屏上恰好消失，记下激光入射点Q,取走玻璃砖,

过。点作CO的垂线。石。

⑴步骤II中，当激光从。点入射到。点在川？面下方光屏上恰好消失时是光的

A.色散现象B.衍射现象C.全反射现象

（2）用刻度尺测得08=4.00cm、Z）E=2.50cm,则玻璃砖的折射率〃=.

【典例2】.（2025高考福建卷）（6分）（1）为测糖水的折射率与浓度的关系，设计如下实验:

某次射入激光，测得数据如图，则糖水的折射率为

（2）改变糖水浓度，记录数据如表

n1.321.341.351.381.42

y(%)10%20%30%40%50%

将30%的数据绘图，求得糖水浓度每增加10%,折射率的增加值为（保留两

位有效数字）。

【典例3】（2024・安徽卷，11）某实验小组做“测量玻璃的折射率”及拓展探究

实验。

⑴为测量玻璃的折射率，按如图甲所示进行实验，以下表述正确的一项是

（选填正确答案标号）。

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4、多眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使

2把片挡住，这样就可以确定入射光线和入射点心在眼睛这一侧，插上大头针

月，使它把片、2都挡住，再插上大头针々，使它把片、鸟、月都挡住，这样就

可以确定出射光线和出射点a

C.实验时入射角/应尽量小一些，以减小实验误差

（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”）。

（3）为探究折射率与介质材料的关系，用同一束微光分别射入玻璃砖和某透羽介

质，如图丙、丁所示。保持相同的入射角明，测得折射角分别为J、

〃式%），则玻璃和该介质的折射率大小关系为〃蚱_____〃介历（选填或

此实验初步表明:对于一定频率的光，拧射率与介质材料有关。

【典例4]（2024•湖北卷，11）某同学利用激光测量半圆柱体玻璃砖的折射率,

具体步骤如下：

①平铺白纸，用铅笔画两条互相垂直的直线4r和纷'，交点为a将半圆柱体

玻璃砖的平直边紧贴%并使其圆心位于。点，画出玻璃砖的半圆弧轮廓线,

如图⑸所示。

②将一细激光束沿。方向以某一入射角射入玻璃砖，记录折射光线与半圆弧的

交点.从

③拿走玻璃砖，标记CO光线与半圆弧的交点R

④分别过M尸作留'的垂线版八PP\M\P'是垂足，并用米尺分别测量初八

分’的长度x和外

⑤改变入射角，重复步骤②③④，得到多组x和p的数据。根据这些数据作出y

一x图像，如图（b）所示。

（1）关于该实验，下列说法正确的是（单选，填标号）。

A.入射角越小，误差越小

B.激光的平行度好，比用插针法测量更有利于减小误差

C.选择圆心。点作为入射点，是因为此处的折射现象最明显

⑵根据7-彳图像，兀得玻璃砖的折射率为（保留3位有效数字）。

（3）若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径，则折射率的测量结果

（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。

【典例5】.（2024年6月浙江省物理选考）如图所示，用“插针法”测量一等

腰三角形玻璃砖（侧面分别记为力和反顶角大小为的折射率。

①在白纸上画一条直线a"并画出其垂线cd,交于〃点；

②将侧面力沿池放置，并确定侧面8的位置ef

③在cd上坚直插上大头针I）和14,从侧面片透过玻璃砖观察匕和P2,插上大头

针P3,要求P3能挡住__________（选填?”、?”或“「和P2”）的虚像;

④确定出射光线的位置____________（选填“需要”或“不需要”第四枚大头针;

⑤撤去玻璃豉和大头针，测得出射光线与直线”的夹角为a,则玻璃砖折射率

ZF

【典例6】（2024高考湖北卷）某同学利用激光测量半圆柱体玻璃砖的折射率，具体步骤

如下：

①平铺白纸，用铅笔画两条互相垂直的直线44和/?用,交点为0。将半圆柱体玻璃砖的

平宜边紧贴力4,并使其圆心位于。点，画出玻璃砖的半圆弧轮廓线，如图（a）所示。

②将一细激光束沿C。方向以某一入射角射入玻璃砖，记录折射光线与半圆弧的交点

③拿走玻璃砖，标记C。光线与半圆弧的交点P。

④分别过M、P作B8,的垂线W、PP'，、P'是垂足，并用米尺分别测量MAT、

PP的长度x和汽

⑤改变入射角，重复步骤②③④，得到多组X和y的数据。根据这些数据作出V-X图像，

如图（b）所示。

（1）关于该实验，下列说法正确的是（单选，填标号）。

A.入射角越小，误差越小

B.激光的平行度好，比用插针法测量更有利于减小误差

C.选择圆心。点作为入射点，是因为此处的折射现象最明显

（2）根据歹一工图像,可得玻璃砖的折射率为（保留三位有效数字）.

（3）若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径，则折射率的测量结果（填

“偏大”“偏小”或“不变”）。

【针对性训练】

1.（2025•河北承德市开学考）如图甲所示，某同学通过实验测定半径为R的半圆

柱形玻璃砖的折射率〃，实验步骤如下：

a.把玻璃砖放到白纸上，使其直径与48边重合，圆心与。点重合

b.取走玻璃砖，画出入射光线和出射光线延长线的交点与圆心。的连线

c.在水平放置的木板上铺一张白纸，用图钉固定

d.计算每次入射角和折射角的正弦值，建立直角坐标系，作出sini—sin尸的关系

图线，如图乙所示

e.用激光沿平行于OC方向射向直径面上的D点，用插针法确定出射光线通过直

线。C上的歹点

£改变激光入射点。的位置，重复实验

g.用刻度尺和铅笔画一条直线AB,再在合适的位置作AB的垂线OC,相交于O

点

(1)实验步骤的正确顺序为0

(2)该半圆柱形玻璃砖的折射率〃=O

(3)0、。两点之间的距离L与半径R的比值!=时，恰好没有光线从球

面射出。

2.(2024・安徽亳州模拟)在“测量玻璃的折射率”实验中:

(1)如图甲，用插针法测量玻璃砖折射率的实验中，下列说法中正确的是

A.若不小心用手触摸了光学表面，不会影响测量

B.为减小测量误差，P1、的连线与法线MW的夹角应尽量小些

C.为了减小作图误差，P3和修的距离应适当取大些

D.R/界面一定要与。优平行，否则会有误差

(2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽

度(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量。

(3)在该实验中，光线是由空气射入玻璃砖，根据测得的入射角和折射角的正弦

值画出的图像如图乙所示，从图像可知玻璃瓶的折射率等于。

A

A

O

丙

(4)如图丙所示，在实验过程中画出界面。后，不小心将玻璃砖向上平移了一些,

导致界面优面到图中虚线位置，而在作光路图时界面。仍为开始所画的，则所测

得的折射率将(填“偏大"偏小”或“不变”)。

3.某同学在利用“插针法''测量一块红色直角三角形玻璃砖的折射率时发现，由于

玻璃的颜色较深，在另一侧很难观测到对侧所插的针，他想到可以用实验室的红

色激光器来完成实验。如图所示，他在木板上固定好白纸，放好玻璃砖，正确作

出了界面MN、“尸、NP,然后让很细的激光平行于木板从玻璃砖的上界面MN

入射。

(1)由于激光很强，不能用眼睛直接观测，该同学通过在木板上插入被激光照亮

的针来确定激光光路，正确的插针顺序应是。

A.P|、。2、03、04B.P4、。3、。2、P1

C.P］、匕、尸4、尸3D.P4、巳、P1、尸2

(2)若修尸2与MV垂直，用量角器量得图中的仇=60。，。2=30。，则玻璃的折射

率为o

A.V3B.4

c.竽D.苧

(3)若激光器正常发光，平行于A/N从玻璃砖*界面垂直射入玻璃砖，如图中虚

线箭头所示。该同学发现在一侧始终找不到出射光线，则原因是

该同学在%P一侧没有找到出射光线，但在A/N一侧找到了出射光线，他依然用

被激光照亮的针确定了激光在MN一侧的出射光线和NP一侧的入射光线，则测

量后他_______计算出玻璃的折射率（填“能”或“不能

4.（2025•广东大亚湾区联考）某同学测量一半圆形透明玻璃砖的折射率，实验过程

如下：

①用游标卡尺测量玻璃砖的直径"，确定其底面圜心位置并标记在玻璃砖上；

②将玻璃砖放在位于水平桌面并画有直角坐标系的白纸上，使其底面圆心

和直径分别与0点和工轴重合，将一长直挡板紧靠玻璃砖并垂直于x轴放置，

如图乙所示；

③用激光器发出激光从玻璃砖外壁始终指向O点水平射入，从y轴开始顺时针

缓慢移动激光器，直至恰好没有激光从玻璃破射出至挡板上产0的区域时，在白

纸上记录激光束从玻璃砖外壁入射的位置匕

④取走玻璃砖，过。点作y轴的垂线尸。，用刻度尺测量尸。的长度乙

根据以上步骤，回答下列问题：

⑴测得半圆形玻璃砖直径d的读数如图甲所示，则d=cm。

（2）步骤③中，没有激光射至挡板上产0区域的原因是激光束在玻璃砖直径所在

界面处发生了。

（3）根据以上测量的物理量，写出计算玻璃砖折射率的表达式为〃=,若

测得PQ线段的长度Z=2.00cm,计算可得玻璃砖的折射率为〃=（结果

保留3位有效数字）。

5.（2025•广东河源市开学考）某实验小组欲测量一段圆柱形玻璃砖的折射率，其操

作步骤如下：

A.将白纸固定在水平桌面上，将圆柱形玻璃砖竖直放在白纸上，用铅笔准确描出

玻璃砖底面圆的轮廓。

B.将底面圆圆周平分为60等份，并标上相应的数字，如图甲所示，再将玻璃砖

竖直放回图甲中的底面圆轮廓上进行实验。

C.用激光笔发出细束激光，沿平行于圆直径O。，的方向入射，分别准确记录入射

点P和出射点。在圆周上对应的读数N1、

D.改变入射点位置，重复步骤C。

⑴根据圆周上的读数可得，入射角，=，折射角-(以

弧度制表示)。

(2)若经过多次测量，作出sin，一sin〃的图像如图乙所示，则玻璃砖的折射率为〃

=(结果保留3位有效数字)。

(3)在本实验的操作过程中，若入射光线发生了如图甲中虚线所示的偏离，则

折射率的测量值将(选填“偏大”或“偏小

6.实验室有一块长方体透明介质，截面如图中所示。力8的长度为小AD

的长度为，2,且力8和4。边透光，而3C和边不透光，且射到这两个边狗光

线均被全部吸收。现让一平行光束以入射角劣射到力3而上，经折射后力。面上

有光线射出，甲、乙两同学分别用不同方法测量该长方体介质的折射率。

(1)甲同学的做法是:保持射到力8面上光线的入射仍不变，用遮光板由4点沿48

缓慢推进，遮光板前端推到产时，4。面上恰好天光线射出，测得力。的长度为

4，则长方体介质的折射率可表示为〃=。

⑵乙同学的做法是缓慢调节射到AB上光线的入射角，使AD面恰好无光线射出,

测得此时射到AB面上光线的入射角为仇，则长方体介质的折射率可表示为n

（3）仇和02的关系为:仇_______做填或"="）°

7.在“测量玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作后插好了4枚大头针，如图甲所示。

（1）下列说法正确的是：

A.入射角越大，误差越小

B.在白纸上放好玻璃砖后，用铅笔贴着光学面画出界面

C.实验时既可用量角器，也可用圆规和直尺等工具进行测量

D.判断像与大头针是否在同一直线时，应该观察大头针的头部

（2）请在图甲中画出完整的光路图；

（3）对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率〃=（保留三

位有效数字）；

（4）为了观测光在玻璃碗不同表面的折射现象,某同学做了两次实验，经F确操作后插好

了8枚大头针，如图乙所示。图乙中P1和P2是同一入兆光线上的2枚大头针，其对应出射

光线上的2枚大头针是P3和（选填"”或"夕'）°

8.用圆弧状玻璃豉做测量玻璃折射率的实验时，先在白纸上放好圆弧状玻璃砖，在玻璃砖的

一侧竖直插上两枚大头针P】、P2,然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使A的像被P2的

像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针色和24,使P3挡住P1和P2的像，户4挡住户3

以及P】和P2的像，在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓，如图甲所示，其中。为两

圆弧圆心，图甲中己画出经P］、点的入射光线。

//H.H/

/一一2.……•/

//L/^.一一一.

BC°1112U14M>IIKHinr

甲乙

（1）在图甲上补画出所需的光路。

（2）为了测出玻璃的折射率，需要测量入射角和折射角，请在图甲中的48分界面.卜•标出

这两个角，分别用，•和r表示。

（3）为了保证光线从弧面C。上射出，实验过程中，光线在弧面A8的入射角应适当

（选填“小一些”“无所谓”或“大一些”）。

（4）多次改变入射角，测得几组入射角和折射角，根据测得的入射角和折射角的正弦值，

画出了如图乙所示的图像，由图像可知该玻璃的折射率"=。

9.（2023•海南高考14题）用激光测玻璃砖折射率的实验中，玻璃砖与屏P平行放置，从另

一侧用激光笔以一定角度照射，此时在屏上的51处有激光点，移走玻璃砖，光点移到分处，

回答下列问题：

（1）请画出激光束经玻璃折射后完整的光路图：

（2）己经i则出48=/],OA=12,S1S2=，3，则折射率C=（用/八，、，3表示）;

（3）若改用宽ab更小的玻璃砖做实验，则SB2间的距离会（填“变