在“验证凸透镜成像规律”实验中,某小组同学利用焦距10cm的凸透镜,高为3cm的发光体,光屏和光具座进行实验,将观察到的像、测得的物距u、像距v以及所成像的高h像分别记录在表中,为了进一步研究,他们进行了一些适量的运算,将结果分别记录在表的后两列中.
实验序号 | 物距u/cm | 像距v、cm | 像的倒正 | 像高h像/cm | 像距与物 距之比(v/u) | 物距与像距之 和(u+v)(cm) |
1 | 60.0 | 12.0 | 倒立 | 0.60 | 0.20 | 72.0 |
2 | 50.0 | 12.5 | 倒立 | 0.75 | 0.25 | 62.5 |
3 | 30.0 | 15.0 | 倒立 | 1.50 | 0.50 | 45.0 |
4 | 18.0 | 22.5 | 倒立 | 3.75 | 1.25 | 40.5 |
56 | 16.0 | 26.7 | 倒立 | 5.00 | 1.67 | 42.7 |
6 | 14.0 | 35.0 | 倒立 | 7.50 | 2.50 | 49.0 |
(1)首先,他们初步得到凸透镜成像的规律:
①由实验序号1﹣3的数据,可得结论 ;
②由实验序号4﹣6的数据,可得结论 .
(2)他们继续分析数据,得到
①根据实验序号1﹣6的数据,分析比较像距v随物距u的变化情况及相关条件,可得出的初步结论是:凸透镜成像时, .
②根据实验序号1﹣6的数据,分析比较像高h像与v/u的变化情况及相关条件,可得出的初步结论是:凸透镜成像时, .
③该小组同学继续利用表中的数据及相关条件,分析、归纳得出结论:
(a)根据实验序号1﹣3的数据,分析比较物距变化量△u与像距变化量△v的大小关系及成像情况,可得出的初步结论是: ;
(b)根据实验序号1﹣6的数据,分析比较物距u变化时,h像、u+v的变化情况,可得出得初步结论是: .
实验室中有一只带盖空玻璃瓶、天平和配套的砝码以及足够的水,现要用这些器材测出某种金属颗粒的密度.(已知水的密度为ρ水,待测金属颗粒足够多)
(1)小明同学设计了实验步骤:
①把天平放在水平桌面上,游码归零,调节天平横梁使天平平衡;
②用天平测出盖空玻璃瓶的质量m0,并记录;
③将适量待测金属颗粒放入玻璃瓶中,盖紧盖,用天平测出其总质量m1,并记录;
④将待测金属颗粒倒出,在玻璃瓶中装满水,盖紧盖,用天平测出其总质量m2,并记录;
⑤将测完质量的金属颗粒放入装满水的玻璃瓶中,盖紧盖,擦干瓶外壁,用天平测出其总质量m3,并记录.
(1)请你帮助小明同学推导出待测金属颗粒的密度表达式.(用测量的物理量和已知量表示)
(2)老师评价小明的实验设计可以进一步优化,请你帮助小明完成优化后的实验步骤并写出待测金属颗粒的密度最终的表达式.
实验步骤:
①把天平放在水平桌面上,游码归零,调节天平横梁使天平平衡;
② ;
③ ;
④ ;
ρ金= .