Question

19．實(shí)驗(yàn)桌上有焦距分別為15cm、10cm的兩個(gè)凸透鏡A、B，還有光屏、F形LED燈（作為物體，如圖甲所示）、光具座和刻度尺．某個(gè)同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明“在物距相同時(shí)，凸透鏡所成實(shí)像的高度h與凸透鏡的焦距f是否有關(guān)”．請(qǐng)你幫他補(bǔ)充完整下面的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)．
（1）實(shí)驗(yàn)步驟：
①按圖乙所示組裝器材，將焦距為15cm的凸透鏡固定在50cm刻線處，并進(jìn)行共軸調(diào)節(jié)．
②將F形LED燈移至20cm刻線處，打開LED燈，移動(dòng)光屏并在光屏上觀察到LED燈清晰的像，如圖丙所示，用刻度尺測(cè)量像高h(yuǎn)，并記錄．
③保持透鏡和LED燈的位置不變，更換焦距為10cm的凸透鏡，移動(dòng)光屏并在光屏上觀察到LED燈清晰的像，用刻度尺測(cè)量像高h(yuǎn)，并記錄．

（2）請(qǐng)畫出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格．
（3）請(qǐng)說明如何根據(jù)數(shù)據(jù)判斷凸透鏡所成實(shí)像的高度h與凸透鏡的焦距f是否有關(guān)．

Answer 1

分析 （1）本題目的是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明“在物距相同時(shí)，凸透鏡所成實(shí)像的高度h與凸透鏡的焦距f是否有關(guān)“，由于所成實(shí)像的高度（大�。┡c物體本身、物距大小均有關(guān)系，所以須采用控制變量的方法，實(shí)驗(yàn)中要采用兩種不同焦距的凸透鏡，同時(shí)控制發(fā)光體、物距要相同；
（2）實(shí)驗(yàn)表格的設(shè)計(jì)要求簡(jiǎn)潔明朗，對(duì)比性強(qiáng)；
（3）根據(jù)控制變量法的要求，在物體本身及物距大小相同時(shí)，通過比較它們?cè)诓煌�焦距的凸透鏡中所成的像的高度，來尋找規(guī)律．

解答 解：（1）依據(jù)控制變量法，本題采用在物體本身及物距大小相同時(shí)，使用不同焦距的凸透鏡來進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)；所以應(yīng)換用焦距為10cm的凸透鏡，重復(fù)②的步驟；
（2）由題可知，本題采用兩種凸透鏡，分兩次進(jìn)行，故設(shè)計(jì)表格如下；
（3）本題中的物距都采用30cm，且發(fā)光體均為F形LED燈，因而如果像的高度的大小不同，則是由凸透鏡的焦距不同造成的．
故答案為：（1）③保持透鏡和LED燈的位置不變，更換焦距為10cm的凸透鏡，移動(dòng)光屏并在光屏上觀察到LED燈清晰的像，用刻度尺測(cè)量像高h(yuǎn)，并記錄；（2）見下表

次數(shù)	1	2
透鏡焦距f/cm	15	10
實(shí)像高度h/cm

（3）比較兩次像高，如果像高相等，說明凸透鏡所成實(shí)像的高度與凸透鏡的焦距無關(guān)；如果像高不等，說明凸透鏡所成實(shí)像的高度與凸透鏡的焦距有關(guān)．

點(diǎn)評(píng) 本題運(yùn)用控制變量的方法，比較凸透鏡所成實(shí)像的高度h與凸透鏡的焦距f是否有關(guān)這一可控究的科學(xué)問題，要求學(xué)生熟練操作凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)，并且對(duì)數(shù)據(jù)的分析歸納有很高的要求．