Question

艾思考同學有三個分別用玻璃、水晶和透明塑料做成的大小、形狀完全相同的凸透鏡，學完了透鏡的有關知識后，想要探究大小、形狀相同的凸透鏡的焦距與制作的材料是否有關．請你幫助他完成這次探究的全過程．
（1）寫出探究過程所需要的器材：

三只凸透鏡、太陽光（平行光源）、刻度尺（光具座）

．
（2）寫出探究的實驗設計方案：

①用玻璃透鏡會聚太陽光，通過調整它到地面的距離使地面上出現(xiàn)最小的光斑，用刻度尺測出透鏡到光斑的距離即焦距；②用水晶透鏡重作上述實驗；③用塑料透鏡重作上述實驗；④比較三種透鏡的焦距，得出結論．

．
（3）請設計出實驗現(xiàn)象或實驗數(shù)據(jù)記錄表格：
（4）完成上述探究之后，他接著又探究了玻璃凸透鏡（f=5cm）的成像規(guī)律，下表是他記錄的實驗數(shù)據(jù)．

物距u/cm	像的性質			像距v/cm
	實虛	大小	正倒
20	實	縮小	倒立	6.7
15	實	縮小	倒立	7.5
8	實	放大	倒立	13.3
6	實	放大	倒立	30
4	虛	放大	正立

通過分析實驗數(shù)據(jù)表你能得出的結論是（請寫出三條）：①

u＞2f，凸透鏡成縮小、倒立、實像

，②

f＜u＜2f，凸透鏡成放大、倒立、實像

，③

u＜f，凸透鏡成放大、正立、虛象

．

Answer 1

分析：（1）要探究凸透鏡的焦距與制作材料的關系，首先我們要知道如何測量焦距，讓凸透鏡正對太陽光，調整凸透鏡和地面的距離，知道地面上出現(xiàn)很小、很亮的光斑，測出凸透鏡和光斑的距離就是焦距．
探究是需要的器材就是：三只大小、形狀完全相同但材料不同的凸透鏡，刻度尺．
（2）我們用測量焦距的方法依次測出玻璃、水晶、塑料不同材料制成的凸透鏡的焦距，比較焦距，得出結論．
（3）實驗中需要記錄的數(shù)據(jù)就是三個不同凸透鏡的焦距，據(jù)此畫出實驗數(shù)據(jù)記錄表格．
（4）凸透鏡的焦距和凸透鏡的凸度、大小有光，在探究凸透鏡的焦距和材料的關系，我們采用了三只大小、形狀完全相同的凸透鏡，就是為了保證凸透鏡的凸度和大小不變，這種探究方法叫控制變量法．

解答：解：（1）實驗器材：三只凸透鏡，太陽光（平行光源），刻度尺（光具座）．
（2）實驗設計方案：①用玻璃透鏡會聚太陽光，通過調整它到地面的距離使地面上出現(xiàn)最小的光斑，用刻度尺測出透鏡到光斑的距離即焦距；
②用水晶透鏡重作上述實驗；③用塑料透鏡重作上述實驗；④比較三種透鏡的焦距，得出結論；
（3）設計實驗表格：記錄三個不同材料有一行，凸透鏡的焦距f₁、f₂、f₃有一行．如下表所示：

透 鏡 材 料	玻   璃	水   晶	塑   料
透 鏡 焦 距（cm）

（4）由表中實驗數(shù)據(jù)可知：①u＞2f，凸透鏡成縮小、倒立、實像；
②f＜u＜2f，凸透鏡成放大、倒立、實像；
③u＜f，凸透鏡成放大、正立、虛象；
故答案為：（1）三只凸透鏡、太陽光（平行光源）、刻度尺（光具座）；
（2）①用玻璃透鏡會聚太陽光，通過調整它到地面的距離使地面上出現(xiàn)最小的光斑，用刻度尺測出透鏡到光斑的距離即焦距；②用水晶透鏡重作上述實驗；③用塑料透鏡重作上述實驗；④比較三種透鏡的焦距，得出結論；（3）如上表所示；（4）①u＞2f，凸透鏡成縮小、倒立、實像；②f＜u＜2f，凸透鏡成放大、倒立、實像；
③u＜f，凸透鏡成放大、正立、虛象．

點評：此題考查的是我們的實驗探究能力，這是初中物理課標上明確要求的、需要掌握的一種能力．