Question

艾思考同学有三个分别用玻璃、水晶和透明塑料做成的大小、形状完全相同的凸透镜，学完了透镜的有关知识后，想要探究大小、形状相同的凸透镜的焦距与制作的材料是否有关．请你帮助他完成这次探究的全过程．
（1）写出探究过程所需要的器材：

三只凸透镜、太阳光（平行光源）、刻度尺（光具座）

．
（2）写出探究的实验设计方案：

①用玻璃透镜会聚太阳光，通过调整它到地面的距离使地面上出现最小的光斑，用刻度尺测出透镜到光斑的距离即焦距；②用水晶透镜重作上述实验；③用塑料透镜重作上述实验；④比较三种透镜的焦距，得出结论．

．
（3）请设计出实验现象或实验数据记录表格：
（4）完成上述探究之后，他接着又探究了玻璃凸透镜（f=5cm）的成像规律，下表是他记录的实验数据．

物距u/cm	像的性质			像距v/cm
	实虚	大小	正倒
20	实	缩小	倒立	6.7
15	实	缩小	倒立	7.5
8	实	放大	倒立	13.3
6	实	放大	倒立	30
4	虚	放大	正立

通过分析实验数据表你能得出的结论是（请写出三条）：①

u＞2f，凸透镜成缩小、倒立、实像

，②

f＜u＜2f，凸透镜成放大、倒立、实像

，③

u＜f，凸透镜成放大、正立、虚象

．

Answer 1

分析：（1）要探究凸透镜的焦距与制作材料的关系，首先我们要知道如何测量焦距，让凸透镜正对太阳光，调整凸透镜和地面的距离，知道地面上出现很小、很亮的光斑，测出凸透镜和光斑的距离就是焦距．
探究是需要的器材就是：三只大小、形状完全相同但材料不同的凸透镜，刻度尺．
（2）我们用测量焦距的方法依次测出玻璃、水晶、塑料不同材料制成的凸透镜的焦距，比较焦距，得出结论．
（3）实验中需要记录的数据就是三个不同凸透镜的焦距，据此画出实验数据记录表格．
（4）凸透镜的焦距和凸透镜的凸度、大小有光，在探究凸透镜的焦距和材料的关系，我们采用了三只大小、形状完全相同的凸透镜，就是为了保证凸透镜的凸度和大小不变，这种探究方法叫控制变量法．

解答：解：（1）实验器材：三只凸透镜，太阳光（平行光源），刻度尺（光具座）．
（2）实验设计方案：①用玻璃透镜会聚太阳光，通过调整它到地面的距离使地面上出现最小的光斑，用刻度尺测出透镜到光斑的距离即焦距；
②用水晶透镜重作上述实验；③用塑料透镜重作上述实验；④比较三种透镜的焦距，得出结论；
（3）设计实验表格：记录三个不同材料有一行，凸透镜的焦距f₁、f₂、f₃有一行．如下表所示：

透 镜 材 料	玻   璃	水   晶	塑   料
透 镜 焦 距（cm）

（4）由表中实验数据可知：①u＞2f，凸透镜成缩小、倒立、实像；
②f＜u＜2f，凸透镜成放大、倒立、实像；
③u＜f，凸透镜成放大、正立、虚象；
故答案为：（1）三只凸透镜、太阳光（平行光源）、刻度尺（光具座）；
（2）①用玻璃透镜会聚太阳光，通过调整它到地面的距离使地面上出现最小的光斑，用刻度尺测出透镜到光斑的距离即焦距；②用水晶透镜重作上述实验；③用塑料透镜重作上述实验；④比较三种透镜的焦距，得出结论；（3）如上表所示；（4）①u＞2f，凸透镜成缩小、倒立、实像；②f＜u＜2f，凸透镜成放大、倒立、实像；
③u＜f，凸透镜成放大、正立、虚象．

点评：此题考查的是我们的实验探究能力，这是初中物理课标上明确要求的、需要掌握的一种能力．