Question

為了探究“大小、形狀完全相同的凸透鏡的焦距是否與制作材料有關(guān)”，陳明同學(xué)準(zhǔn)備了三個大小、形狀完全相同的凸透鏡，并且知道它們分別是由玻璃、水晶、塑料制成的，請你幫他設(shè)計這次探究的全過程，并完成如下工作：
（1）在探究活動前，你有哪些猜想？
（2）這次探究還需要哪些輔助器材？
（3）寫出這次探究的主要步驟．
（4）請設(shè)計出關(guān)于實(shí)驗現(xiàn)象或?qū)嶒灁?shù)據(jù)的記錄表格．
（5）在這次探究過程中，你運(yùn)用的一種主要的科學(xué)研究方法是什么？

Answer 1

分析：（1）凸透鏡的焦點(diǎn)：平行光經(jīng)凸透鏡折射后會聚在主光軸上一點(diǎn)，這個點(diǎn)是凸透鏡的焦點(diǎn)．焦距：光心到焦點(diǎn)的距離是焦距．據(jù)此進(jìn)行猜想．
（2）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．
（3）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(jié)論．

（4）實(shí)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(shí)驗數(shù)據(jù)記錄表格
（5）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(guān)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：答：（1）在探究活動前，提出猜想：“大小、形狀完全相同的凸透鏡的焦距與制作材料有關(guān)”．猜想是任意的，只要有猜想依據(jù)就可以．

（2）實(shí)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(diǎn)；光具座；刻度尺測量焦距．
（3）實(shí)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(diào)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(xiàn)最亮最小的點(diǎn)，用刻度尺量得光心到焦點(diǎn)的距離f₁．
②用水晶凸透鏡替代玻璃凸透鏡重復(fù)上面的實(shí)驗記錄f₂．
③用塑料凸透鏡替代水晶凸透鏡重復(fù)上面的實(shí)驗記錄f ₃．

④比較三種凸透鏡的焦距是否相同，如果相同，則焦距與制作材料無關(guān)；如果三種凸透鏡的焦距不同，則焦距與制作材料有關(guān)；

（4）設(shè)計實(shí)驗表格：記錄三個不同材料有一行，凸透鏡的焦距f ₁、f ₂、f ₃，如圖．

材料	玻璃f 1	水晶f2	塑料f3
焦距f/cm

（5）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(guān)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，所以本實(shí)驗中主要應(yīng)用了控制變量法．
故答案為：（1）大小、形狀完全相同的凸透鏡的焦距與制作材料有關(guān)；
（2）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．
（3）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(diào)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(xiàn)最亮最小的點(diǎn)，用刻度尺量得光心到焦點(diǎn)的距離f₁．
②用水晶凸透鏡替代玻璃凸透鏡重復(fù)上面的實(shí)驗記錄f₂．
③用塑料凸透鏡替代水晶凸透鏡重復(fù)上面的實(shí)驗記錄f₃．
④比較三種凸透鏡的焦距是否相同，如果相同，則焦距與制作材料無關(guān)；如果三種凸透鏡的焦距不同，則焦距與制作材料有關(guān)；
（4）表格同上；
（5）本實(shí)驗中主要應(yīng)用了控制變量法．

點(diǎn)評：（1）掌握探究實(shí)驗的七個步驟，提出問題、猜想、設(shè)計實(shí)驗和表格、進(jìn)行實(shí)驗、分析實(shí)驗數(shù)據(jù)得出結(jié)論、評估和交流．
（2）探究的步驟有時是不固定的，要靈活運(yùn)用．
（3）掌握凸透鏡、凹透鏡的焦點(diǎn)、焦距、光心．
因此本題考查的是我們的實(shí)驗探究能力，這是初中物理課標(biāo)上明確要求的、需要掌握的一種能力．