文档文本内容
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
实验16：测量玻璃砖的折射率【5 年58 卷4 考】
类型
角度
考查要素
考查内容
教材实验:
测量玻璃的
折射率（5
年3 考）
教材实验:利用光路的侧移
量测量(2023 海南14 题和
2023 广东11 题）
实验基本要求
图像处理
大头针和玻璃砖的选择;实验操作步骤；画光路图
数据处理
折射率的计算
插针法(5 年2 考）
图像处理
光学作图
数据处理
误差分析
折射率的计算；误差分析
总结:
(1) 类型角度：常结合插针法进行测量，也会利用光路的侧移量测量。
(2) 考察要素与内容：考查实验器材的选取、实验步骤和光路图的画法；重点考查对数据的处理、折射
率的计算或表达式的书写；重点关注对于实验过程的误差分析。
考点1 基本实验要求
1．实验原理
如图1 所示，当光线AO 以一定的入射角θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO 对
应的出射光线O′B，从而求出折射光线OO′和折射角θ2，再根据n＝或n＝计算出玻璃的折射率．
图1
2．实验器材
木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔．
1
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
3．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NN′.
（3）画出线段AO 作为入射光线，并在AO 上插上P1、P2两根大头针．
（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的像被P2的像挡住，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P3和P1、P2的像．
（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sin θ1和sin θ2.
（8）改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的，并取平均值．
4．注意事项
（1）用手拿玻璃砖时，手只能接触玻璃砖的毛面或棱，不能触摸光洁的光学面，严禁把玻璃砖当尺子画
玻璃砖的另一边bb′.
（2）实验过程中，玻璃砖在纸上的位置不可移动．
（3）大头针应竖直地插在白纸上，且玻璃砖每两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距离应大一点，以减小
确定光路方向时造成的误差．
（4）实验时入射角不宜过小，否则会使测量误差过大，也不宜过大，否则在bb′一侧将看不到P1、P2的
像.
考点2 数据处理及误差分析
1．数据处理
（1）计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2.算出不同入射角时的，
并取平均值．
（2）作sin θ1－sin θ2图象：改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作sin θ1－sin θ2的图象，由n
＝可知图象应为直线，如图2 所示，其斜率为折射率．
2
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
图2
（3）“单位圆”法确定sin θ1、sin θ2，计算折射率n.
以入射点O 为圆心，以一定的长度R 为半径画圆，交入射光线OA 于E 点，交折射光线OO′于E′点，过
E 作NN′的垂线EH，过E′作NN′的垂线E′H′.如图3 所示，sin θ1＝，sin θ2＝，OE＝OE′＝R，则
n＝＝.只要用刻度尺量出EH、E′H′的长度就可以求出n.
图3
A. 高考真题感知
1．（2023·广东·统考高考真题）某同学用激光笔和透明长方体玻璃砖测量玻璃的折射率，实验过程如
下：
（1）将玻璃砖平放在水平桌面上的白纸上，用大头针在白纸上标记玻璃砖的边界
（2）①激光笔发出的激光从玻璃砖上的
点水平入射，到达
面上的
点后反射到
点射出．用大头针
在白纸上标记
点、
点和激光笔出光孔
的位置
②移走玻璃砖，在白纸上描绘玻璃砖的边界和激光的光路，作
连线的延长线与
面的边界交于
点，
如图（a）所示
3
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
③用刻度尺测量
和
的长度
和
．
的示数如图（b）所示，
为
。测得
为
（3）利用所测量的物理量，写出玻璃砖折射率的表达式
；由测得的数据可得折射率
为
（结果保留3 位有效数字）
（4）相对误差的计算式为
。为了减小
测量的相对误差，实验中激光在
点入射时应尽量使入射角 。
2．（2023·海南·统考高考真题）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S1处有激光点，移走玻璃砖，光点移到S2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）已经测出AB = l1，OA = l2，S1S2= l3，则折射率n = （用l1、l2、l3表示）；
（3）若改用宽ab 更小的玻璃砖做实验，则S1S2间的距离会 （填“变大”，“变小”或“不
4
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
变”）。
3．（2021·浙江·统考高考真题）小明同学在做“测定玻璃的折射率”实验时，发现只有3 枚大头针，
他把大头针A、B、C 插在如图所示位置，并测出了玻璃的折射率。请在答题纸相应方框中画出光路图，标
出入射角i 和折射角r， 并写出折射率n 的计算式 。
4．（2021·全国·高考真题）用插针法测量上、下表面平行的玻璃砖的折射率。实验中用A、B 两个大
头针确定入射光路、C、D 两个大头针确定出射光路，O 和
分别是入射点和出射点，如图（a）所示。测
得玻璃砖厚度为
，A 到过O 点的法线
的距离
，M 到玻璃砖的距离
，
到
的距离为
。
（ⅰ）求玻璃砖的折射率；
（ⅱ）用另一块材料相同，但上下两表面不平行的玻璃砖继续实验，玻璃砖的截面如图（b）所示。光从
上表面入射，入射角从0 逐渐增大，达到
时，玻璃砖下表面的出射光线恰好消失。求此玻璃砖上下表
面的夹角。
B. 限时针对训练
5
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
1．（2023·四川泸州·统考一模）在“测玻璃的折射率”实验中：
（i）如图甲，用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，确定P3位置的方法是透过玻璃砖观察，使P3挡住
（选填“P1、P2”或“P1、P2的像”）；
（ii）小华同学正确确定P4位置，并确认其他的操作步骤也都正确后，根据测得的入射角和折射角的正弦
值画出图线，如图乙所示，从图线可求得玻璃砖的折射率是 ；
（iii）小星同学在画界面时，不小心将界面bb'画歪了一些，如图丙所示，他随后实验测得的折射率
（选填“偏大”“偏小”“不变”或“偏大、偏小和不变都有可能”）
2．（2024·云南大理·云南省下关第一中学校联考模拟预测）同学们用“插针法”测玻璃的折射率，如
图甲所示。
（1）下列说法正确的是 。
A．实验中，可以将玻璃砖界面当尺子画界线
B．为了减小作图误差，大头针
、
和
、
之间的距离应适当大些
C．测梯形玻璃砖、三角形玻璃砖和半圆形玻璃砖的折射率均可用“插针法”
D．若光线的入射角
较大，有可能在
面发生全反射，所以在
一侧就看不到
、
的像
（2）一位同学为了避免笔尖触划玻璃砖的折射面，画出的
比实际向外侧平移了一些（如图乙所示），
其他操作均正确无误，并仍以
和
为折射面画出了光路图，这样测出的折射率将 （填“偏大”、
“偏小”或“不变”）。
6
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
（3）一位同学手头有圆规和刻度尺但没有量角器，在完成了光路图以后，以O 点为圆心，OA 为半径画圆，
交
延长线于C 点，过A 点和C 点作垂直法线的直线，与法线的交点分别为B 点和D 点，如图丙所示。
用刻度尺测得AB 的长度为x1，CD 的长度为x2，则玻璃砖的折射率
（用测量的字母表示）。
3．（2023·安徽亳州·蒙城第一中学校考三模）在“测玻璃的折射率”实验中：
（1）如图1，用插针法测定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．为减少测量误差，
的连线与法线
的夹角应尽量小些
C．为了减小作图误差，
和
的距离应适当取大些
D．
界面一定要与
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2 所示，
从图像可知玻璃砖的折射率等于 。
（4）如图3 所示，在实验过程中画出界面a 后，不小心将玻璃砖向上平移了一些，导致界面
面到图中虚
线位置，而在作光路图时界面a 仍为开始所画的，则所测得的折射率将 （填“偏大”“偏小”或
“不变”）。
7
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
4．（2023·黑龙江哈尔滨·哈师大附中校考模拟预测）如图所示的阴影部分ABC 为一透明光学元件的横
截面，AC 为圆心在O 的
圆弧面，ABCO 构成正方形。现要测定该元件的折射率，可供选用的器材还有：
大头针、笔、刻度尺、圆规、平整的木板、图钉、白纸。
I.某小组进行了如下的实验操作，请将步骤补充完整。
（1）将白纸用图钉固定在平整木板上，在白纸上画出光学元件的横截面图，标好对应关系，把光学元件
放在白纸上，使它的横截面与图中画线对齐；
（2）在O 点竖直插大头针P。
（3）在D 点竖直插大头针
，发现在AB 外侧无论怎样调整视线都不能观察到大头针P 和
的像在一条直
线上，则应使连线OD 与OA 的角度 （填“变大”或“变小”），才能在AB 外侧观察到大头针
P 和
的像在一条直线上；
（4）选择合适的点竖直插大头针
，在BC 外侧调整视线观察到大头针P 和
的像在一条直线上，再竖直
插上两枚大头针
，使
挡住 ，
挡住 ；
（5）移去大头针和光学元件，记录好
、
和
的孔洞位置，在固定好的白纸上作出直角坐标系
，
轴与OC 重合，
轴与OA 重合，用刻度尺测出
、
和
在直角坐标系
中的坐标
，
8
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
，
。则此光学元件折射率测量值的表达式为
；（用测量的坐标值表示）
.
Ⅱ根据小组的实验过程，下列哪些措施能够提高实验准确程度 。
A．应选用较粗的大头针完成实验
B．应选用较细的大头针完成实验
C．插在光学元件同侧的两枚大头针间的距离应适当小些
D．插在光学元件同侧的两枚大头针间的距离应适当大些
.
Ⅲ小组测得该元件折射率为2，光学元件圆弧面的半径为R。若只考虑首次从圆弧AC 直接射向AB 和BC
的光线，从插在O 点的大头针P 射入圆弧AC 的光中，有一部分不能从AB、BC 面直接射出，则这部分光
照射圆弧AC 的弧长为 。
5．（2023·黑龙江哈尔滨·哈尔滨三中校考模拟预测）如图所示，某实验小组的同学在“测量玻璃的折
射率”实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，将玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖
的界面
和
。O 为直线AO 与
的交点。在直线AO 上竖直地插上
、
两枚大头针。
（1）选出实验接下来要完成的必要步骤并按顺序填写选项前的序号 。
A．在玻璃砖另一侧插上大头针
，使
仅挡住
的像
B．在玻璃砖另一侧插上大头针
，使
挡住
的像和
的像
C．在玻璃砖另一侧插上大头针
，使
仅挡住
D．在玻璃砖另一侧插上大头针
，使
挡住
、
的像和
的像
（2）过
、
作直线交
于
，连接
。完成以上步骤后，实验小组内的同学采用不同的方式测量
玻璃的折射率：
9
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
①甲同学过O 作直线
垂直于
。多次改变入射角
，测出对应的折射角
，建立平面直角坐标系，
作图像如图2 所示，若图像的斜率表示玻璃的折射率，则图像的y 轴、x 轴表示的物理量依次为 。
A．
、
B．
、
C．
、
D．
、
②乙同学如图3 所示，以O 为圆心作圆，与入射光线AO、折射光线
分别交于E、F 点，再过E、F 点
作
的垂线，垂足分别为G、H 点，用刻度尺测得
，
，则该玻璃砖的折射率数
值为 （计算结果保留三位有效数字）。
（3）一位同学在某次实验中，准确地画好玻璃砖的界面
和
后，不慎将玻璃砖向下平移了一些，如
图4 所示，而实验的其他操作均正确，则折射率的测量值 准确值（选填“大于”、“小于”或
“等于”）。
6．（2023·安徽芜湖·统考二模）在“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好平行玻璃砖，a 和
a′分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图（a）所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在另
一侧透过玻璃砖观察，并插上大头针P3，使其挡住P2、 P1的像；接着插上大头针P4，使其挡住P3、P2和
P1的像，用“·”表示大头针的位置，这样大头针P1、P2就确定了射入玻璃砖的光线。
（1）根据以上信息，请在图（a）中画出光路图 。
（2）正确做出光路图后，测量a 分界面上的入射角i 和折射角r。多次改变入射角，测得多组入射角和折
射角，根据测得的入射角和折射角的正弦值，画出了如图（b）所示的图像，由图像可知该玻璃的折射率
n= （保留两位有效数字）。
（3）如图（c）所示，在实验过程中画出界面a 后，不小心将玻璃砖向上平移了一些，导致界面a′画到图
10
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
中虚线位置，而在作光路图时界面a 仍为开始所画的，则所测得的折射率将 （填“偏大”“偏
小”或“不变”）。
7．（2023·海南·统考模拟预测）某小组的甲、乙同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，如图1 所示。
（1）为了减小实验误差，下列操作正确的是 。
A．必须选择边界平行的玻璃砖
B．选择的入射角应尽量小些
C．没有刻度尺时，可以将玻璃砖界面当尺子画界线
D．大头针
和
之间的距离应适当大些
（2）甲同学手头有圆规和刻度尺但没有量角器，在完成了光路图以后，以
点为圆心，
为半径画圆，
交
延长线于
点，过
点和
点作垂直法线的直线，与法线的交点分别为
点和
点，如图2 所示。
用刻度尺测得
的长度为
的长度为
，则玻璃砖的折射率
（用测量的字母表示）。
（3）乙同学正确操作后，在实验中多次改变入射角，测出多组相关角度
，作出
的图像，
如图3 所示，则此玻璃砖的折射率
。
8．（2023·湖北·校联考模拟预测）在用“插针法”测量玻璃折射率的实验中：
11
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
（1）在“用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率”的实验中，其实验光路图如下图所示，对实验中的一些
具体问题，下列说法正确的是 。
A．为减小作图误差，
和
的距离应适当小一些
B．为减小测量误差，
和
连线与玻璃砖界面法线的夹角应适当取大一些
C．为减小误差，应当选用宽度较大的玻璃砖完成实验
D．实验中玻璃砖在纸上的位置不可移动，可用玻璃砖代替尺子画出边界线以固定玻璃砖在纸上的位置
（2）甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面
和
后，不小心碰了玻璃砖使它向
一侧平移了少许，
如图2 所示，他随后实验测出的折射率。 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
（3）乙同学在画界面时，不小心将两界面
、
间距画得比玻璃宽度大些（
仍然与
平行），如
图3 所示，他随后实验测得的折射率 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
（4）丙同学在画界面时，不小心将界面
画歪了一些，如图4 所示，他随后实验测得的折射率 。
9．（2023·云南昆明·统考一模）某同学用插针法测量某种材料制成的三棱镜的折射率，主要实验步骤
如下：
（1）先在木板上铺一张方格纸，方格纸上的小格子均为正方形，将棱镜放在方格纸上，然后画出棱镜的
界面，如图所示．在棱镜的一侧插上两枚大头针
和
，用“•”表示大头针的位置，然后在另一侧透过
棱镜观察，并依次插上大头针
和
，利用相关实验器材测出棱镜的折射率，下列说法正确的有 ；
A．
只需挡住
的像
B．
挡住
的同时，还要挡住
和
的像
12
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
C．该实验除刻度尺外，还必须使用量角器
D．该实验仅需使用刻度尺，无需使用量角器
（2）经正确操作，四枚大头针的位置如图所示，请在图上作出实验光路图 ；
（3）依据光路图，可得该棱镜的折射率为 （计算结果保留3 位有效数字）。
10．（2023·浙江·模拟预测）在“练习使用多用电表”实验中。
（1）用多用电表分别测量小灯泡两端的电压和通过的电流，如图甲所示，多用电表在测量小灯泡的
，A、B 二根表笔中 是红表笔。
（2）用多用电表的欧姆挡测量“2.5V、0.3A”小灯泡的电阻时，电表指针如图乙所示，此时欧姆表使用的
倍率是 。
13
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
（3）现用两只多用电表测量该小灯泡的伏安特性曲线，连接好电路后，测量电压用多用电表的2.5V 挡，
测电流用多用电表的500mA 挡，如图丙中测量电流的测量值是 A。
（4）小柯同学在学校里做了“测定玻璃的折射率的实验”，到家里他发现就有一块呈长方体的透明厚玻
璃砖，他还找来了一支激光笔、一块泡沫板、一张白纸、几根牙签，就开始做上了。他操作时发现当牙签
遮挡住细激光束时，牙签上会有耀眼光斑（如图丁所示），此时按下牙签，就可在白纸上记下激光束经过
的一个位置。请问小柯同学要完成图戊光路至少需要几根牙签？
A．1 根 B．2 根 C．3 根 D．4 根
11．（2017·全国·统考一模）用圆弧状玻璃砖做测定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
、
，然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使
的像被
的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针
和
，使
挡住
和
的像，
挡住
以及
和
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，图中已画出经
、
点的入射光线。
14
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
(1)在图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，请在图中的
分界面上画出这两个角 ；
(3)用所测物理量计算折射率的公式为
；
(4)为了保证在弧面
得到出射光线，实验过程中，光线在弧面
的入射角应适当 （填“小一
些”“无所谓”或“大一些”）
(5)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
的图象，由图象可知该玻璃的折射率
12．（2022 上·重庆九龙坡·高二重庆市育才中学校考期中）某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器
材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，量角器，圆规，笔，图钉，白纸。
（1）某同学用图钉将白纸按在绘图板上，如图甲所示，先在白纸上画出一条直线aa'作为界面，过aa'上的
一点O 画出界面的法线NN'，并画一条线段AO 作为入射光线。把平行玻璃砖平放在白纸上，使它的长边
与aa'对齐，画出玻璃砖的另一条长边bb'。下列实验操作步骤的正确顺序是 。
①在线段AO 上竖直地插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、
的像，调整视线的方向，直
到P1的像被P2挡住。
②移去玻璃砖，连接
、P4并延长交bb'于O'，连接OO'即为折射光线，入射角
，折射角
=∠O'ON'。
15
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
③在观察的这一侧依次插两枚大头针P3、P4，使
挡住P1、
的像，P4挡住P1、
的像及P3，记下P3、
P4的位置。
④改变入射角
，重复实验，记录相关测量数据。
⑤用量角器测出入射角和折射角。
（2）如图乙所示，一同学在纸上画玻璃砖的两个界面aa'和bb'时，不小心将两界面aa'、bb'间距画得比玻
璃砖宽度大些，则测得的折射率 。（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
16
