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，請你幫助他設計這次探究的全過程：
A．提出猜想

凸透鏡的焦距與材料有關

．
B．這次探究的器材主要有

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．寫出探究的主要步驟．
D．請你設計數據記錄表格．
E．結論：

凸透鏡的焦距與材料有關

．
在“研究凸透鏡成像規(guī)律”的實驗中．
（1）將凸透鏡正對著太陽光，在凸透鏡的另一側置一張白紙，移動白紙，在白紙上得到一個最小最亮的光斑，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=

10

cm，測焦距時還可以用

手電筒射出的光

代替太陽光．
（2）將蠟燭、凸透鏡、光屏依次放置在光具上，調節(jié)凸透鏡、光屏的高度，使

三者的中心在同一高度上

，這樣做的目的是

使像能呈在光屏的中心

．
（3）將凸透鏡固定在光具座上，點燃蠟燭，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）在此實驗中，如果無論怎樣左右移動光屏，在光屏上都不能呈現燭焰的像，可能的原因是：①

燭焰、凸透鏡和光屏三者的中心不在同一高度上

，②

物體放在焦點處或焦點以內

．

Answer 1

分析：（1）凸透鏡的焦點：平行光經凸透鏡折射后會聚在主光軸上一點，這個點是凸透鏡的焦點．
（2）焦距：光心到焦點的距離是焦距．
（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，進行比較．
（4）在分析實驗時，必須將實驗的注意事項弄清，如何測量焦距以及成像規(guī)律在實驗中的應用．

解答：解：（1）提出問題：凸透鏡的焦距是否和材料有關．
（2）猜想：凸透鏡的焦距是否和材料有（或無）關．猜想是任意的，只要有猜想依據就可以．
（3）設計實驗：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，進行比較．
（4）實驗器材：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；光具座；刻度尺測量焦距．
（5）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．
（6）實驗步驟：①把平行光源、玻璃凸透鏡、光屏依次放在光具座上，調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，在光屏上出現最亮最小的點，用刻度尺量得光心到焦點的距離f₁．
②用水晶凸透鏡替代玻璃凸透鏡重復上面的實驗記錄f₂．
③用塑料凸透鏡替代水晶凸透鏡重復上面的實驗記錄f₃．
（7）分析結論：：①如果f₁=f₂=f₃，說明凸透鏡的焦距和材料無關．②如果f₁≠f₂≠f₃，說明凸透鏡的焦距和材料有關．
（8）交流評估．
故答案為：A、凸透鏡的焦距和材料有關．
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，在光屏上出現最亮最小的點，用刻度尺量得光心到焦點的距離f₁．
（2）用水晶凸透鏡替代玻璃凸透鏡重復上面的實驗記錄f₂．
（3）用塑料凸透鏡替代水晶凸透鏡重復上面的實驗記錄f₃．
D、實驗表格：

材料	玻璃f1	水晶f2	塑料f3
焦距f/cm

E、結論：①如果f₁=f₂=f₃，說明凸透鏡的焦距和材料無關．②如果f₁≠f₂≠f₃，說明凸透鏡的焦距和材料有關．
在“研究凸透鏡成像規(guī)律”的實驗中．
（1）因為凸透鏡的焦距就是指焦點到光的的距離，焦點就指凸透鏡能使平行于主光軸的光會聚的點，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）根據實驗的需要，為了減少誤差．
故答案為：三者的中心在同一高度上，使像能呈現在光屏的中心；
（4）根據凸透鏡的成像規(guī)律，當物體放在焦點處時不成像，在焦點之內時成虛像，并且燭焰、凸透鏡和光屏三者的中心不在同一高度上時，像也不會呈現在光屏上，
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物體放在焦點處或焦點以內．

點評：（1）掌握探究實驗的七個步驟，提出問題、猜想、設計實驗和表格、進行實驗、分析實驗數據得出結論、評估和交流．
（2）探究的步驟有時是不固定的，要靈活運用．
（3）掌握凸透鏡、凹透鏡的焦點、焦距、光心．