6.物理老師在上《光的傳播》一課中,帶領(lǐng)學(xué)生一起對(duì)“立竿見影”的現(xiàn)象進(jìn)行了研究.

【觀察現(xiàn)象】根據(jù)你的生活經(jīng)驗(yàn)觀察,一天中,人在太陽底下形成的影子的長(zhǎng)度變化情況是先變長(zhǎng)后變短.
接著,老師請(qǐng)小明同學(xué)在圖1和2中畫出清晨7點(diǎn)和上午10點(diǎn),同一根竹竿同一地點(diǎn)在太陽下的影子(要求將影子用L標(biāo)出,“•”表示太陽),請(qǐng)你幫小明完成作圖.
【提出問題】影子長(zhǎng)度可能與哪些因素有關(guān)?
【猜想與假設(shè)】從這兩張圖比較來看,你發(fā)現(xiàn)影子的長(zhǎng)短與太陽位置有關(guān).為了進(jìn)一步研究影子長(zhǎng)度與哪些因素有關(guān),小明課后率領(lǐng)科學(xué)興趣小組的同學(xué)做了以下猜想:
猜想1:影子長(zhǎng)度可能與物體離光源的遠(yuǎn)近有關(guān).
猜想2:影子長(zhǎng)度可能與光源的高度有關(guān).
猜想3:影子長(zhǎng)度可能與物體高度有關(guān).
【設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】于是同學(xué)們開始設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)裝置如圖3:在水平地面上豎直固定一根長(zhǎng)桿,長(zhǎng)桿上裝有一個(gè)可以上下移動(dòng)的點(diǎn)光源A,再在地面上豎立一根短木條(短木條始終低于點(diǎn)光源A).
①保持短木條的長(zhǎng)度和位置不變,該同學(xué)將點(diǎn)光源A從圖示位置逐漸向上移動(dòng),測(cè)得數(shù)據(jù)如下表:
點(diǎn)光源的高度H/cm2030405060
影子長(zhǎng)度L/cm3015107.56
該科學(xué)興趣小組同學(xué)做此實(shí)驗(yàn),想要驗(yàn)證的假設(shè)是:猜想②(填猜想序號(hào))
②分析上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn):在點(diǎn)光源逐漸上移過程中,若點(diǎn)光源高度的增加量相同,則影子長(zhǎng)度L的減少的量變小(選填“變大”、“變小”或“不變”)
③圖3中S可表示點(diǎn)光源到短木條的距離,如果要研究影子長(zhǎng)度L與點(diǎn)光源到短木條的距離S的關(guān)系,應(yīng)如何操作?
答:應(yīng)當(dāng)保持短木條的長(zhǎng)度不變以及點(diǎn)光源高度H不變,改變點(diǎn)光源到短木條的距離s,測(cè)量相應(yīng)的影子長(zhǎng)度L并記錄,分析數(shù)據(jù)并得出規(guī)律.

分析 【觀察現(xiàn)象】影子的形成是由于光沿沿直線傳播形成的,早、中、晚由于太陽所在的位置不同,故所形成的影子的長(zhǎng)短不同.
【猜想與假設(shè)】由圖1可知時(shí)間不同,太陽的位置不同,影子的長(zhǎng)短不同;
【設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】根據(jù)控制變量法的要求,分析實(shí)驗(yàn)條件及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù);根據(jù)表中數(shù)據(jù)分別計(jì)算光源每增加10cm后的影子的變形量,從而得出結(jié)論.

解答 解:【觀察現(xiàn)象】:
影子是由于光沿直線傳播形成的,早上時(shí)影子長(zhǎng)一些,隨著地球的自傳位置的不斷移動(dòng),到了中午,影子變短.
傍晚時(shí),影子的位置與早上的影子位置發(fā)生了變化.
如圖:OB為物體早上 形成的影子、OA為物體中午形成的影子、OC為傍晚形成的影子,故一天中,人在太陽底下形成的影子的長(zhǎng)度變化情況是先變長(zhǎng)后變短.

【猜想與假設(shè)】太陽光沿直線傳播,過太陽與桿頂兩點(diǎn)作直線,線與地面的交點(diǎn)與桿子和地面接觸點(diǎn)間的線段便是桿子的“影”,如圖所示.

從圖可看出影子的長(zhǎng)短與太陽的位置有關(guān);
【設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】①保持短木條的長(zhǎng)度和位置不變,該同學(xué)將點(diǎn)光源A從圖示位置逐漸向上移動(dòng),即控制控制物體高度與物體到光源的距離不變,而改變光源的高度,因此該實(shí)驗(yàn)探究的是猜想:②影子長(zhǎng)度可能與光源的高度有關(guān).
②光源每增加10cm后的影子的變形量分別為15cm;5cm;2.5cm;1.5cm,所以點(diǎn)光源高度的增加量相同,則影子長(zhǎng)度L的變化量減;
③如果要研究影子長(zhǎng)度L與點(diǎn)光源到短木條的距離S的關(guān)系,根據(jù)控制變量法知:保持點(diǎn)光源高度H不變,改變點(diǎn)光源到短木條的距離s.
故答案為:先變長(zhǎng)后變短;太陽位置;②;變。稽c(diǎn)光源高度H;點(diǎn)光源到短木條的距離s.

點(diǎn)評(píng) 本題利用了控制變量法研究影子的長(zhǎng)度與光源的高度、木條與光源的距離的關(guān)系,熟練應(yīng)用控制變量法即可正確解題.

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時(shí)間/min012345678
溫度/℃424446484848494751
①在實(shí)驗(yàn)的過程中,由于粗心,表格中的一組數(shù)據(jù)記錄錯(cuò)誤,其中錯(cuò)誤的是第7分鐘的數(shù)據(jù).
②根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在如圖坐標(biāo)紙中畫出溫度隨時(shí)間變化的正確的曲線.
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(2)兩段相同的蠟燭是為了比較像與物大小關(guān)系;
(3)選擇薄玻璃板目的是便于確定像的位置.
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