Question

6．物理老師在上《光的傳播》一課中，帶領學生一起對“立竿見影”的現(xiàn)象進行了研究．

【觀察現(xiàn)象】根據(jù)你的生活經(jīng)驗觀察，一天中，人在太陽底下形成的影子的長度變化情況是先變長后變短．
接著，老師請小明同學在圖1和2中畫出清晨7點和上午10點，同一根竹竿同一地點在太陽下的影子（要求將影子用L標出，“•”表示太陽），請你幫小明完成作圖．
【提出問題】影子長度可能與哪些因素有關？
【猜想與假設】從這兩張圖比較來看，你發(fā)現(xiàn)影子的長短與太陽位置有關．為了進一步研究影子長度與哪些因素有關，小明課后率領科學興趣小組的同學做了以下猜想：
猜想1：影子長度可能與物體離光源的遠近有關．
猜想2：影子長度可能與光源的高度有關．
猜想3：影子長度可能與物體高度有關．
【設計并進行實驗】于是同學們開始設計并進行實驗，實驗裝置如圖3：在水平地面上豎直固定一根長桿，長桿上裝有一個可以上下移動的點光源A，再在地面上豎立一根短木條（短木條始終低于點光源A）．
①保持短木條的長度和位置不變，該同學將點光源A從圖示位置逐漸向上移動，測得數(shù)據(jù)如下表：

點光源的高度H/cm	20	30	40	50	60
影子長度L/cm	30	15	10	7.5	6

該科學興趣小組同學做此實驗，想要驗證的假設是：猜想②（填猜想序號）
②分析上述實驗數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)：在點光源逐漸上移過程中，若點光源高度的增加量相同，則影子長度L的減少的量變�。ㄟx填“變大”、“變小”或“不變”）
③圖3中S可表示點光源到短木條的距離，如果要研究影子長度L與點光源到短木條的距離S的關系，應如何操作？
答：應當保持短木條的長度不變以及點光源高度H不變，改變點光源到短木條的距離s，測量相應的影子長度L并記錄，分析數(shù)據(jù)并得出規(guī)律．

Answer 1

分析 【觀察現(xiàn)象】影子的形成是由于光沿沿直線傳播形成的，早、中、晚由于太陽所在的位置不同，故所形成的影子的長短不同．
【猜想與假設】由圖1可知時間不同，太陽的位置不同，影子的長短不同；
【設計并進行實驗】根據(jù)控制變量法的要求，分析實驗條件及實驗數(shù)據(jù)；根據(jù)表中數(shù)據(jù)分別計算光源每增加10cm后的影子的變形量，從而得出結論．

解答 解：【觀察現(xiàn)象】：
影子是由于光沿直線傳播形成的，早上時影子長一些，隨著地球的自傳位置的不斷移動，到了中午，影子變短．
傍晚時，影子的位置與早上的影子位置發(fā)生了變化．
如圖：OB為物體早上 形成的影子、OA為物體中午形成的影子、OC為傍晚形成的影子，故一天中，人在太陽底下形成的影子的長度變化情況是先變長后變短．

【猜想與假設】太陽光沿直線傳播，過太陽與桿頂兩點作直線，線與地面的交點與桿子和地面接觸點間的線段便是桿子的“影”，如圖所示．

從圖可看出影子的長短與太陽的位置有關；
【設計并進行實驗】①保持短木條的長度和位置不變，該同學將點光源A從圖示位置逐漸向上移動，即控制控制物體高度與物體到光源的距離不變，而改變光源的高度，因此該實驗探究的是猜想：②影子長度可能與光源的高度有關．
②光源每增加10cm后的影子的變形量分別為15cm；5cm；2.5cm；1.5cm，所以點光源高度的增加量相同，則影子長度L的變化量減��；
③如果要研究影子長度L與點光源到短木條的距離S的關系，根據(jù)控制變量法知：保持點光源高度H不變，改變點光源到短木條的距離s．
故答案為：先變長后變短；太陽位置；②；變�。稽c光源高度H；點光源到短木條的距離s．

點評 本題利用了控制變量法研究影子的長度與光源的高度、木條與光源的距離的關系，熟練應用控制變量法即可正確解題．