Question

19．實驗桌上有焦距分別為15cm、10cm的兩個凸透鏡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．某個同學設計實驗證明“在物距相同時，凸透鏡所成實像的高度h與凸透鏡的焦距f是否有關”．請你幫他補充完整下面的實驗設計．
（1）實驗步驟：
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，用刻度尺測量像高h，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，移動光屏并在光屏上觀察到LED燈清晰的像，用刻度尺測量像高h，并記錄．

（2）請畫出實驗數(shù)據(jù)記錄表格．
（3）請說明如何根據(jù)數(shù)據(jù)判斷凸透鏡所成實像的高度h與凸透鏡的焦距f是否有關．

Answer 1

分析 （1）本題目的是設計實驗證明“在物距相同時，凸透鏡所成實像的高度h與凸透鏡的焦距f是否有關“，由于所成實像的高度（大�。┡c物體本身、物距大小均有關系，所以須采用控制變量的方法，實驗中要采用兩種不同焦距的凸透鏡，同時控制發(fā)光體、物距要相同；
（2）實驗表格的設計要求簡潔明朗，對比性強；
（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，通過比較它們在不同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，使用不同焦距的凸透鏡來進行對比實驗；所以應換用焦距為10cm的凸透鏡，重復②的步驟；
（2）由題可知，本題采用兩種凸透鏡，分兩次進行，故設計表格如下；
（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，移動光屏并在光屏上觀察到LED燈清晰的像，用刻度尺測量像高h，并記錄；（2）見下表

次數(shù)	1	2
透鏡焦距f/cm	15	10
實像高度h/cm

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

點評 本題運用控制變量的方法，比較凸透鏡所成實像的高度h與凸透鏡的焦距f是否有關這一可控究的科學問題，要求學生熟練操作凸透鏡成像實驗，并且對數(shù)據(jù)的分析歸納有很高的要求．