Question

小華喜歡的玩具是媽媽送給他的生日禮物：三只大小、形狀完全相同的凸透鏡，分別由玻璃、水晶、塑料制成，他想知道凸透鏡的焦距是否與材料有關(guān)，請你幫助他設(shè)計(jì)這次探究的全過程：
A．提出猜想______．
B．這次探究的器材主要有______．
C．寫出探究的主要步驟．
D．請你設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)記錄表格．
E．結(jié)論：______．
在“研究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中．
（1）將凸透鏡正對著太陽光，在凸透鏡的另一側(cè)置一張白紙，移動白紙，在白紙上得到一個(gè)最小最亮的光斑，用刻度尺測出光斑到凸透鏡光心的距離為10cm，則此凸透鏡的焦距f=______cm，測焦距時(shí)還可以用______代替太陽光．
（2）將蠟燭、凸透鏡、光屏依次放置在光具上，調(diào)節(jié)凸透鏡、光屏的高度，使______，這樣做的目的是______．
（3）將凸透鏡固定在光具座上，點(diǎn)燃蠟燭，移動光屏尋找最亮最清晰的像，記下物距u，像距v，并研究成像的規(guī)律．
（4）在此實(shí)驗(yàn)中，如果無論怎樣左右移動光屏，在光屏上都不能呈現(xiàn)燭焰的像，可能的原因是：①______，②______．

Answer 1

【答案】分析：（1）凸透鏡的焦點(diǎn)：平行光經(jīng)凸透鏡折射后會聚在主光軸上一點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)是凸透鏡的焦點(diǎn)．
（2）焦距：光心到焦點(diǎn)的距離是焦距．
（3）分別測量三只大小、形狀完全相同，分別由玻璃、水晶、塑料制成的凸透鏡的焦距，進(jìn)行比較．
（4）在分析實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須將實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)弄清，如何測量焦距以及成像規(guī)律在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用．
解答：解：（1）提出問題：凸透鏡的焦距是否和材料有關(guān)．
（2）猜想：凸透鏡的焦距是否和材料有（或無）關(guān)．猜想是任意的，只要有猜想依據(jù)就可以．
（3）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：分別測量三只大小、形狀完全相同，分別由玻璃、水晶、塑料制成的凸透鏡的焦距，進(jìn)行比較．
（4）實(shí)驗(yàn)器材：平行光源制造平行光；分別由玻璃、水晶、塑料制成三只大小、形狀完全相同的凸透鏡；用光屏呈接焦點(diǎn)；光具座；刻度尺測量焦距．
（5）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表格：記錄三個(gè)不同材料有一行，凸透鏡的焦距f₁、f₂、f₃，有一行．
（6）實(shí)驗(yàn)步驟：①把平行光源、玻璃凸透鏡、光屏依次放在光具座上，調(diào)整它們的中心在同一高度．讓平行光源垂直照射玻璃凸透鏡，前后移動光屏，在光屏上出現(xiàn)最亮最小的點(diǎn)，用刻度尺量得光心到焦點(diǎn)的距離f₁．
②用水晶凸透鏡替代玻璃凸透鏡重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)記錄f₂．
③用塑料凸透鏡替代水晶凸透鏡重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)記錄f₃．
（7）分析結(jié)論：：①如果f₁=f₂=f₃，說明凸透鏡的焦距和材料無關(guān)．②如果f₁≠f₂≠f₃，說明凸透鏡的焦距和材料有關(guān)．
（8）交流評估．
故答案為：A、凸透鏡的焦距和材料有關(guān)．
B、平行光源；分別由玻璃、水晶、塑料制成三只大小、形狀完全相同的凸透鏡；光屏；光具座；刻度尺．
C、主要的步驟：（1）把平行光源、玻璃凸透鏡、光屏依次放在光具座上，調(diào)整它們的中心在同一高度．讓平行光源垂直照射玻璃凸透鏡，前后移動光屏，在光屏上出現(xiàn)最亮最小的點(diǎn)，用刻度尺量得光心到焦點(diǎn)的距離f₁．
（2）用水晶凸透鏡替代玻璃凸透鏡重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)記錄f₂．
（3）用塑料凸透鏡替代水晶凸透鏡重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)記錄f₃．
D、實(shí)驗(yàn)表格：

材料	玻璃f1	水晶f2	塑料f3
焦距f/cm

E、結(jié)論：①如果f₁=f₂=f₃，說明凸透鏡的焦距和材料無關(guān)．②如果f₁≠f₂≠f₃，說明凸透鏡的焦距和材料有關(guān)．
在“研究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中．
（1）因?yàn)橥雇哥R的焦距就是指焦點(diǎn)到光的距離，焦點(diǎn)就指凸透鏡能使平行于主光軸的光會聚的點(diǎn)，又因只要是平行光均可用于測量焦距．
故答案為：10；手電筒射出的光．
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的需要，為了減少誤差．
故答案為：三者的中心在同一高度上，使像能呈現(xiàn)在光屏的中心；
（4）根據(jù)凸透鏡的成像規(guī)律，當(dāng)物體放在焦點(diǎn)處時(shí)不成像，在焦點(diǎn)之內(nèi)時(shí)成虛像，并且燭焰、凸透鏡和光屏三者的中心不在同一高度上時(shí)，像也不會呈現(xiàn)在光屏上，
故答案為：①燭焰、凸透鏡和光屏三者的中心不在同一高度上，②物體放在焦點(diǎn)處或焦點(diǎn)以內(nèi)．
點(diǎn)評：（1）掌握探究實(shí)驗(yàn)的七個(gè)步驟，提出問題、猜想、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和表格、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論、評估和交流．
（2）探究的步驟有時(shí)是不固定的，要靈活運(yùn)用．
（3）掌握凸透鏡、凹透鏡的焦點(diǎn)、焦距、光心．