题目内容

为了探究“大小、形状完全相同的凸透镜的焦距是否与制作材料有关”，陈明同学准备了三个大小、形状完全相同的凸透镜，并且知道它们分别是由玻璃、水晶、塑料制成的，请你帮他设计这次探究的全过程，并完成如下工作：
（1）在探究活动前，你有哪些猜想？
（2）这次探究还需要哪些辅助器材？
（3）写出这次探究的主要步骤．
（4）请设计出关于实验现象或实验数据的记录表格．
（5）在这次探究过程中，你运用的一种主要的科学研究方法是什么？

答：（1）在探究活动前，提出猜想：“大小、形状完全相同的凸透镜的焦距与制作材料有关”．猜想是任意的，只要有猜想依据就可以．

（2）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．
（3）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．

④比较三种凸透镜的焦距是否相同，如果相同，则焦距与制作材料无关；如果三种凸透镜的焦距不同，则焦距与制作材料有关；

（4）设计实验表格：记录三个不同材料有一行，凸透镜的焦距f ₁、f ₂、f ₃，如图．

材料	玻璃f₁	水晶f₂	塑料f₃
焦距f/cm

（5）凸透镜的焦距和凸透镜的凸度、大小有光，在探究凸透镜的焦距和材料的关系，我们采用了三只大小、形状完全相同的凸透镜，就是为了保证凸透镜的凸度和大小不变，所以本实验中主要应用了控制变量法．
故答案为：（1）大小、形状完全相同的凸透镜的焦距与制作材料有关；
（2）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．
（3）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．
④比较三种凸透镜的焦距是否相同，如果相同，则焦距与制作材料无关；如果三种凸透镜的焦距不同，则焦距与制作材料有关；
（4）表格同上；
（5）本实验中主要应用了控制变量法．
分析：（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．焦距：光心到焦点的距离是焦距．据此进行猜想．
（2）探究是需要的器材就是：三只大小、形状完全相同但材料不同的凸透镜，刻度尺．
（3）我们用测量焦距的方法依次测出玻璃、水晶、塑料不同材料制成的凸透镜的焦距，比较焦距，得出结论．
（4）实验中需要记录的数据就是三个不同凸透镜的焦距，据此画出实验数据记录表格
（5）凸透镜的焦距和凸透镜的凸度、大小有光，在探究凸透镜的焦距和材料的关系，我们采用了三只大小、形状完全相同的凸透镜，就是为了保证凸透镜的凸度和大小不变，这种探究方法叫控制变量法．
点评：（1）掌握探究实验的七个步骤，提出问题、猜想、设计实验和表格、进行实验、分析实验数据得出结论、评估和交流．
（2）探究的步骤有时是不固定的，要灵活运用．
（3）掌握凸透镜、凹透镜的焦点、焦距、光心．
因此本题考查的是我们的实验探究能力，这是初中物理课标上明确要求的、需要掌握的一种能力．