怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

“制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”是科學(xué)探究七個(gè)要素中的重點(diǎn)要素，也是中考試題中的主要考點(diǎn)，通常是圍繞要探究的物理概念或物理規(guī)律，去制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的，解題時(shí)要明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理以及要測(cè)量什么物理量。

同學(xué)們?cè)谥贫ㄓ?jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，要重點(diǎn)注意兩個(gè)方面的問(wèn)題：一個(gè)是要有正確的物理思想方法，另一個(gè)是要恰當(dāng)選取實(shí)驗(yàn)器材，從而有計(jì)劃有步驟地驗(yàn)證猜想或假設(shè)是否正確。

鉚曉紅學(xué)習(xí)了光現(xiàn)象知識(shí)后，知道光由一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)中時(shí)傳播方向會(huì)發(fā)生偏折，還了解到空氣中的光速約等于真空中的光速，水中的光速約等于真空中光速的3/4，玻璃中的光速約等于真空中光速的2/3，于是猜想：光由一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)中時(shí)，傳播方向發(fā)生偏折的程度可能與光在不同介質(zhì)中的光速差別大小有關(guān)。

請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證曉紅的猜想是否正確。

(1)實(shí)驗(yàn)所依據(jù)的物理思想方法是_______。

(2)選取的實(shí)驗(yàn)器材是_______。

(3)實(shí)驗(yàn)步驟是_______。

解析：我們所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，不僅要驗(yàn)證光由一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)中時(shí)的偏折方向，還要驗(yàn)證折射光偏折的程度是否與兩種介質(zhì)中的光速差別大小有關(guān)，實(shí)驗(yàn)所依據(jù)的物理思想方法是控制變量法，實(shí)驗(yàn)步驟為兩部分，第一部分實(shí)驗(yàn)器材為激光筆和盛有水的水槽，激光筆發(fā)出的光由空氣斜射入水中，兩種介質(zhì)一定，改變?nèi)肷浣沁M(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，比較每次實(shí)驗(yàn)中折射角與入射角的大小，第二部分實(shí)驗(yàn)器材增加了玻璃磚，入射角一定，激光筆發(fā)出的光由空氣分別斜射入水中與玻璃中，比較水中與玻璃中折射角的大小。

答案：(1)控制變量法(2)激光筆、盛有水的水槽、玻璃磚(3)①確定兩種介質(zhì)為空氣和水，激光筆發(fā)出的光由空氣斜射入水中，比較折射角與入射角的大小：改變?nèi)肷浣窃僮鰞纱螌?shí)驗(yàn)，并比較折射角與入射角的大小，②確定入射角保持不變，激光筆發(fā)出的光先由空氣斜射入水中，再由空氣斜射入玻璃中，比較兩次實(shí)驗(yàn)折射角的大小。

練習(xí)

探究凸透鏡成像的規(guī)律實(shí)驗(yàn)中，像的倒正、放大或者縮小可以通過(guò)比較像與物得出結(jié)論，像距、物距可以用刻度尺測(cè)量出來(lái)，能否找到清晰的像跟“三心”(蠟焰的中心、凸透鏡的光心、光屏的中心)是否在同一高度以及像距是否超光具座的范圍有關(guān)，該實(shí)驗(yàn)儀器有：蠟燭、凸透鏡(焦距未知)、光屏、光具座、火柴等，請(qǐng)將下列實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整：

(1)用太陽(yáng)光聚焦法測(cè)出凸透鏡的_______。

(2)如下圖，將蠟燭、凸透鏡、光屏依次擺放在光具座上，凸透鏡居中且放置在50 cm的刻度線上，

(3)點(diǎn)燃蠟燭，調(diào)整_______、_______的高度，使“三心”大致在同一高度，以便像能成在光屏的_______。

(4)在光具座上標(biāo)出f、2f的位置。

(5)分別將點(diǎn)燃的蠟燭依次放在u>2f、u=2f、2f>u>fu=f、u

答案：(1)焦距 (3)凸透鏡 光屏 中央 (5)光屏

責(zé)任編輯 程 哲