Question

（1）李明小組在“探究凸透鏡成像的規律”實驗前，首先要利用

 

和

 

測出一凸透鏡的焦距．做這個實驗時，為了使像能成在光屏的中央，應先調節好

 

和

 

的高度，使它們的中心跟

 

的中心大致在同一高度．
（2）實驗中，他們選用一個焦距為10cm的凸透鏡．用一燭焰放在距此凸透鏡左側22cm處，則通過透鏡可以成一個

 

（選填“放大”或“縮小”）、

 

（選填“正立”或“倒立”）的

 

（選填“實”或“虛”）像．
（3）實驗中，他們還發現當物距在10cm＜u＜20cm之間取不同數值時，雖然都成放大的像，但像的大小并不相同．于是他們對這一現象進行研究，探究過程如下：
（A）他們提出“像大小與什么因素有關”的探究課題．
（B）李明提出“像的大小可能與物距有關”．
（C）他們作如下設計：選用一個焦距為10cm的凸透鏡，選用市售圣誕音樂賀卡中的紅色發光二極管作為物體，物距從11cm開始，每隔1cm選取一數據記錄點．
（D）量出紅色發光二極管的高度（即物體的大小）．
（E）實驗中，分別取物距為11cm、12cm、13cm、14cm、15cm、16cm、17cm、18cm、19cm，在光屏上出現紅色發光二極管最清晰的像時，測量像的高度，并記錄相應數據．
（F）通過查閱資料，他們認識到物理學中用“線放大率”來表示物體成像時的放大倍數．“線放大率”定義為“像的高度（用字母L表示）與物體的高度（用字H母表示）的比值”．
（G）算出所記錄數據中不同物距時的像的“放大率”，并由此得出相應結論．
根據以上探究過程，完成下列問題：
①科學探究活動通常包括以下要素：提出問題，猜想與假設，制定計劃與設計實驗，進行實驗與收集證據，分析與論證，評估，交流與合作等．
與上述過程中（A）步驟相應的科學探究要素是

 

．
與上述過程中（C）步驟相應的科學探究要素是

 

．
②根據（F）步驟中對“線放大率”的定義，寫出“線放大率”公式的數學表達式．“線放大率”用字母M表示，則M=

 

．
③請你幫李明小組設計一個用來記錄并處理實驗數據的表格．

Answer 1

分析：（1）平行光經凸透鏡后會聚在焦點，由焦點到凸透鏡的距離等于凸透鏡的焦距；
為使像能成在光屏的中央，應調節凸透鏡、光屏、燭焰的中心大致在同一高度；
（2）物距大于2f時，凸透鏡成倒立縮小的實像，照相機是根據這個原理制成的；
（3）掌握探究過程中：提出問題，猜想與假設，制定計劃與設計實驗，進行實驗與收集證據，分析與論證，評估，交流與合作的含義．

解答：解：（1）實驗前，首先要利用平行光源和刻度尺測出一凸透鏡的焦距．
為了使像能成在光屏的中央，應先調節好凸透鏡和光屏的高度，使它們的中心跟燭焰的中心大致在同一高度．
（2）由題意知，焦距為10cm，物距為22cm，大于2f，所以此時成倒立縮小的實像；
（3）①（A）他們提出“像大小與什么因素有關”的探究課題，應屬于提出問題的過程；
（C）應屬于制定計劃與設計實驗的過程；
②根據題意，線放大率等于像的高度與物體的高度的比值，則M=

L

H

；
③根據上述分析，實驗中應測量物距、像距、物高、像高，并要有像的大小及像距與物距的比值、像高與物高的比值兩項，表格如下所示：

物距（cm）	物體高度（cm）	像距（cm）	像的高度（cm）	像距/物距	像高/物高
11
12
13
14
15
16
17
18
19

故答案為：（1）平行光源；刻度尺；凸透鏡；光屏；燭焰；（2）縮小；倒立；實；（3）①提出問題；制定計劃與設計實驗；②

L

H

；③見上表．

點評：此題考查了凸透鏡焦距的測量及成像規律的掌握和應用，同時考查了對實驗探究過程的掌握及實驗表格的設計，設計表格在各個實驗中都會應用到，既是重點也是難點，在設計時，要確定實驗目的和需測量的物理量，判斷表格中所填的內容．