Question

小华喜欢的玩具是妈妈送给他的生日礼物：三只大小、形状完全相同的凸透镜，分别由玻璃、水晶、塑料制成，他想知道凸透镜的焦距是否与材料有关，请你帮助他设计这次探究的全过程：
A．提出猜想______．
B．这次探究的器材主要有______．
C．写出探究的主要步骤．
D．请你设计数据记录表格．
E．结论：______．
在“研究凸透镜成像规律”的实验中．
（1）将凸透镜正对着太阳光，在凸透镜的另一侧置一张白纸，移动白纸，在白纸上得到一个最小最亮的光斑，用刻度尺测出光斑到凸透镜光心的距离为10cm，则此凸透镜的焦距f=______cm，测焦距时还可以用______代替太阳光．
（2）将蜡烛、凸透镜、光屏依次放置在光具上，调节凸透镜、光屏的高度，使______，这样做的目的是______．
（3）将凸透镜固定在光具座上，点燃蜡烛，移动光屏寻找最亮最清晰的像，记下物距u，像距v，并研究成像的规律．
（4）在此实验中，如果无论怎样左右移动光屏，在光屏上都不能呈现烛焰的像，可能的原因是：①______，②______．

Answer

（1）凸透镜的焦点：平行光经凸透镜折射后会聚在主光轴上一点，这个点是凸透镜的焦点．
（2）焦距：光心到焦点的距离是焦距．
（3）分别测量三只大小、形状完全相同，分别由玻璃、水晶、塑料制成的凸透镜的焦距，进行比较．
（4）在分析实验时，必须将实验的注意事项弄清，如何测量焦距以及成像规律在实验中的应用．
【解析】
（1）提出问题：凸透镜的焦距是否和材料有关．
（2）猜想：凸透镜的焦距是否和材料有（或无）关．猜想是任意的，只要有猜想依据就可以．
（3）设计实验：分别测量三只大小、形状完全相同，分别由玻璃、水晶、塑料制成的凸透镜的焦距，进行比较．
（4）实验器材：平行光源制造平行光；分别由玻璃、水晶、塑料制成三只大小、形状完全相同的凸透镜；用光屏呈接焦点；光具座；刻度尺测量焦距．
（5）设计实验表格：记录三个不同材料有一行，凸透镜的焦距f1、f2、f3，有一行．
（6）实验步骤：①把平行光源、玻璃凸透镜、光屏依次放在光具座上，调整它们的中心在同一高度．让平行光源垂直照射玻璃凸透镜，前后移动光屏，在光屏上出现最亮最小的点，用刻度尺量得光心到焦点的距离f1．
②用水晶凸透镜替代玻璃凸透镜重复上面的实验记录f2．
③用塑料凸透镜替代水晶凸透镜重复上面的实验记录f3．
（7）分析结论：：①如果f1=f2=f3，说明凸透镜的焦距和材料无关．②如果f1≠f2≠f3，说明凸透镜的焦距和材料有关．
（8）交流评估．
故答案为：A、凸透镜的焦距和材料有关．
B、平行光源；分别由玻璃、水晶、塑料制成三只大小、形状完全相同的凸透镜；光屏；光具座；刻度尺．
C、主要的步骤：（1）把平行光源、玻璃凸透镜、光屏依次放在光具座上，调整它们的中心在同一高度．让平行光源垂直照射玻璃凸透镜，前后移动光屏，在光屏上出现最亮最小的点，用刻度尺量得光心到焦点的距离f1．
（2）用水晶凸透镜替代玻璃凸透镜重复上面的实验记录f2．
（3）用塑料凸透镜替代水晶凸透镜重复上面的实验记录f3．
D、实验表格：

材料 玻璃f1 水晶f2 塑料f3
焦距f/cm      

E、结论：①如果f1=f2=f3，说明凸透镜的焦距和材料无关．②如果f1≠f2≠f3，说明凸透镜的焦距和材料有关．
在“研究凸透镜成像规律”的实验中．
（1）因为凸透镜的焦距就是指焦点到光的距离，焦点就指凸透镜能使平行于主光轴的光会聚的点，又因只要是平行光均可用于测量焦距．
故答案为：10；手电筒射出的光．
（2）根据实验的需要，为了减少误差．
故答案为：三者的中心在同一高度上，使像能呈现在光屏的中心；
（4）根据凸透镜的成像规律，当物体放在焦点处时不成像，在焦点之内时成虚像，并且烛焰、凸透镜和光屏三者的中心不在同一高度上时，像也不会呈现在光屏上，
故答案为：①烛焰、凸透镜和光屏三者的中心不在同一高度上，②物体放在焦点处或焦点以内．