中考实验题解法探秘

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　　例1　（2008连云港）某兴趣小组用以下实验装置“探究从斜面上下滑的物块，在水平面上滑行的距离与哪些因素有关”。实验中让木块分别从不同高度由静止开始沿光滑斜面下滑，最终静止在与斜面相接的水平木板或铺上棉布的板上。用刻度尺测量每次开始下滑时的高度h和在水平板面上滑行的距离s，记录如下表：   实验序数 水平板面 高度h/m 水平距离s/m 1 木板 0．20 1．00 2 木板 0．40 2．00 3 木板 0．60 3．00 4 铺上棉布的板 0．20 0．50 5 铺上棉布的板 0．40 1．00 6 铺上棉布的板 0．60 1．50   　　（1）分析1、2、3次实验可得：木块在木板上滑行的水平距离s与在斜面上释放时的高度h的关系式为s＝______________；   　　（2）比较1与4，2与5，3与6次实验可得：在斜面上释放的高度相同时，木块在水平板面上滑行的距离与______________________有关；   　　（3）实验得出的结论是：____________________________________________________。   　　解析　（1）对1、2、3次实验进行分析，可以看出水平板面的材料都是木板，这就保证木块在木板上滑行时所受的摩擦力是一样的，在水平面上木块滑行的水平距离s与在斜面上释放时的高度h有关，h越大，s越远，每一次都有，即s＝5h；   　　（2）比较1与4、2与5、3与6次实验，可知木块在斜面上释放的高度相同时，木块在水平板面上滑行的水平距离s与接触面的材料有关；   　　（3）从表中的三组数据对比得到的结论是：①在相同材料的水平面上滑行时，木块在斜面上释放时的高度越大，木块在水平板面上滑行的水平距离越远；②在斜面上释放的高度相同时，木块在水平板面上滑行的距离与接触面的粗糙程度有关。   　　答案　（1）5h；   　　（2）接触面的粗糙程度；（或接触面的材料）   　　（3）在水平面上滑行的距离与释放高度及接触面的粗糙程度有关。（其他合理解释均可得分）   　　点评　本题是考查同学们通过阅读图表，对表格中的实验数据进行分析处理、比较归纳得出实验结论的能力。解答时，先仔细分析表格中实验数据所对应的物理量，再比较并分析数据间存在的量值关系。   　　2．学科渗透法   　　该方法是通过应用其他相关学科的知识或者学科内其他相关内容知识来解决试题的解题方法。由于物理实验往往要用到数学、化学等其他学科的知识，尤其是数学函数、图像等内容，我们可以借用这些相关知识来解决这些实验题。   　　例2　（2008年温州市）为了研究影子长度与哪些因素有关，某科学兴趣小组的同学做了如图所示实验：在水平地面上竖直固定一根长杆，长杆上装有一个可以上下移动的点光源A，再在地面上竖立一根短木条（短木条始终低于点光源A）。   　　（1）保持短木条的长度和位置不变，该同学将点光源A从图示位置逐渐向上移动，测得数据如下表：   点光源的高度H／cm 20 30 40 50 60 影子长度L／cm 30 15 10 7．5 6   　　该科学兴趣小组同学做此实验，想要验证的假设是____________________________。   　　（2）分析上述实验数据还可旋拂：在点光源逐渐上移过程中，若点光源高度的增加量相同，则影子长度L的变化量__________。（选填“增大”、“减小”或“不变”）   　　（3）图中S表示点光源到短木条的距离，如果要研究影子长度L与点光源到短木条的距离S的关系，应如何操作__________________________________。   　　解析　（1）表中所述的两个物理量是点光源的高度H和影子长度L，这就说明，这个实验是在研究点光源离地面的高度H与影长L的关系。   　　（2）先要从题中分析出影子的变化是保持短木条的长度和位置不变的条件下，改变了点光源A离地面的高度H，如图所示，当H增大时，点光源射出的光线与长杆的夹角变小，短木条的影子L变短，从表中的数据同样可以看出，当H增大时，L变小，L的变化量在表中第一次30cm－15cm＝15cm，第二次15cm－10cm＝5cm，第三次10cm－7．5cm＝2．5cm，第四次7．5cm－6cm＝1．5cm，是在逐渐变小的。   　　（3）当短木条的长度不变，改变短木条到光源的位置，如图所示，这时点光源离地面的高度H不变，短木条自身的长度为h，它的影子长度L，点光源到短木条的距离s，利用相似三角形的对应边成比例，可得到的关系式，从式中可得L与s成正比。   　　答案　（1）影子长度可能与点光源的高度有关；   　　（2）减小；   　　（3）控制点光源的高度和短木条的长度不变，改变短木条的位置，测出多组L和s。   　　点评　本题是用数学方法处理物理问题。题中所用的物理知识是光的直线传播，当光照到不透明的物体上时，在物体后面形成物体的影，影长和光线与竖直方向的夹角有关。求解本题的关键在于能根据题中所给的条件，找出控制的量和变化的量，然后根据相似三角形中的几何关系去分析问题。   　　3．思维转换法   　　转换法针对的是许多看不见、摸不着的东西或不易直接观测认识的问题，我们可以通过其他方式去认识它、研究它。在解答实验题时，进行必要的思维转换，可以让我们另辟蹊径，找到解决问题的更好办法。   　　例3　（2008丽水）小刚为探究“导体电阻大小与温度的关系”，选用不同型号的铅笔芯进行了如图所示的实验：   　　步骤一：将H型铅笔芯接入电路，闭合开关，测量并记录通过它的电流；   　　步骤二：用酒精灯给铅笔芯加热，每隔20s测量并记录通过它的电流；   　　步骤三：分别将HB型、2B型铅笔芯接入电路，重复以上实验过程。   　　下表是记录的实验数据：     　　（1）实验中，他们是通过__________的变化来判断铅笔芯电阻的改变的；   　　（2）分析表中数据可以得出：____________________________________。   　　解析　探究“导体电阻大小与温度的关系”，保持铅笔芯两端的电压不变，给铅笔芯加热，测出不同温度时通过铅笔芯的电流，根据电流的变化情况得出铅笔芯电阻大小与其温度变化的关系，若电流变大，说明电阻变小，若电流变小，说明电阻变大。分析三次实验结果，均可看出，加热时间越长，铅笔芯温度越高，电流越大，电阻越小。   　　答案　（1）电流；   　　（2）导体的电阻随温度的升高而减小。   　　点评　本题展示了一个科学探究的部分过程，考查了学生的处理信息能力、分析概括能力和对转换法的掌握，充分体现了“通过参与科学探究活动，初步认识科学研究方法的重要性”的新课程标准理念。   　　4．等效替代法   　　所谓等效替代法是指在保证效果相同的前提下，将陌生复杂的问题用熟悉简单的物理量或物理过程来替代，得出同样结论的思维方法。在解答实验题时，我们把有关此问题的数据、形象、动作、符号等信息相互自由地等价替代，有助于联想。       　　例4　（2008年鸡西市）小红同学在做“探究平镜成像”的实验时，将一块玻璃板竖直架在水平台上，再取两段完全相同的蜡烛A和B，点燃玻璃板前的蜡烛A，进行观察，如图所示。在此实验中：   　　（1）小红选择玻璃板代替镜子进行实验的目的是__________________；   　　（2）所用刻度尺的作用是便于比较像与物__________________关系；   　　（3）选取两段完全相同的蜡烛是为了比较像与物的__________________关系；   　　（4）移去后面的蜡烛B，并在所在位置上放一光屏，则光屏上__________接收到蜡烛烛焰的像（填“能”或“不能”），所以平面镜所成的像是__________（填“实”或“虚”）；   　　（5）小红将蜡烛逐渐远离玻璃板时，它的像____________（填“变大”、“变小”或“不变”）。   　　解析　要想研究平面镜成像的特点，关键问题是设法确定像的位置。为便于观察，该实验选择玻璃板替代平面镜。由于玻璃板是透明的，所以实验时在观察到蜡烛A的像的同时，也能观察到蜡烛B，从而确定了像的位置。所用刻度尺是为了便于测量像和物到玻璃板的距离，从中可以发现，像和物到玻璃板的距离相等。点燃蜡烛A，将未点燃的蜡烛B放在玻璃板的后面并移动，直到与蜡烛A的像重合，即用未点燃的蜡烛B替代了蜡烛A的像，从而得出像和物大小相等。移去后面的蜡烛B，并在所在位置上放一光屏，则光屏上不能接收到蜡烛烛焰的像，所以平面镜所成的像是虚像，无论物体与平面镜的距离怎样变化，它在平面镜中所成的像大小始终不变。   　　答案　（1）能准确找到像的位置；   　　（2）到平面镜的距离；   　　（3）大小；   　　（4）不能 虚；   　　（5）不变。   　　点评　等效替代法是初中物理实验和解题中一种常用的、有效的科学方法，也是我们应该掌握的一种基本的物理研究方法。认真观察实验、弄清实验原理、懂得操作目的，是学习和理解实验的途径，也有利于动手能力的培养。   　　5．故障排除法   　　实验故障分析与排除是同学们进行实验时应该具有的基本能力，该方法是以我们平时实验为基础，通过观察现象、分析数据、比较过程等一系列辨别途径，找出实验故障所在，并进行排除改正，来解决问题，顺利进行实验。   　　例5　（2008攀枝花）小超在进行“测量小电灯的功率”的实验时，实验台上给他提供的器材有：6V蓄电池、电流表（0～0．6A、0～3A）、电压表（0～3V、0—15V）、滑动变阻器（50Ω、1．5A）、额定电压为2．5V的小电灯（正常发光时的电阻约为7Ω）、开关各一个，导线若干。   　　（1）小超在实验中电流表应该选择__________的量程，电压表应该选择__________的量程。 　　（2）他连接的实物电路如图所示，闭合开关前应把滑动变阻器滑片的位置调到________（填写“C”或“D”）端。   　　（3）闭合开关后，小超发现灯泡始终不发光，电流表的示数为零，电压表的指针迅速越过最右侧的刻度线，产生此故障的原因可能是下列情况中的________或__________。（填写序号）   　　A．小电灯短路   　　B．小电灯的灯丝断了   　　C．小电灯的灯座接触不良   　　D．电压表的正、负接线柱接反   　　E．变阻器滑片放在了最小阻值处   实验次数 1 2 3 电压U／V 2．O 2．5 2．8 电流I／A 0．30 0．36 0．38   　　（4）排除故障后，调节滑动变阻器测得如上表所示的三组数据。小超发现，由表中数据计算可知：小电灯亮度不同时灯丝的电阻不相等。你认为造成这种结果的原因是______________________________________________。   　　解析　（1）因为小电灯的额定电压是2．5V，电压表测量加在小电灯两端的电压，应选用0～3V量程，正常发光时灯丝的电阻约为7Ω，额定电流小于0．6A，电流表应选用0～0．6A量程；（2）闭合开关前变阻器的滑片应该调到阻值最大处，即为实物图中的C端；（3）电压表有示数，说明电路中有电流，电流表无示数，说明电路中电流极小，是电压表串联在电路中了，故障一定是在小电灯处开路。（4）小电灯实际功率增大时，亮度增强，温度升高，灯丝的电阻增大。   　　答案　（1）0～0．6A　　0～3V；   　　（2）C；   　　（3）B　　C；   　　（4）灯丝的电阻与温度有关。   　　点评　电路故障分析是近年来中考的一个重点，也是一个难点。在电学实验中，电流表、电压表和滑动变阻器是重要的仪器，所以对电路故障的分析一般是根据电路中电流表、电压表的示数情况来分析判断的。   　　6．实验再现法   　　所谓实验再现，是指针对实验探究内容，结合平时实验操作情况，把实验题当作一次实验操作过程，通过回忆、再现，来解答实验题中每一步的问题。因为许多实验探究题的每一步骤和实际实验的步骤是相吻合的。   　　例6　（2008重庆）在测定盐水密度的实验中，小东同学按照正确的实验方法和步骤进行操作，并设计了如下记录数据的表格。   　　（1）小东将天平放在水平台上，把游码归零后，发现指针静止时如图（甲）所示，这时他应将横梁右端的平衡螺母向______调节（选填“左”或“右”），使天平平衡。 　　（2）如图（乙）显示的是烧杯中装如适量盐水后，置于调平的天平上，天平重新平衡时的情景；丙显示的是将烧杯中部分盐水倒入量筒后的情景。根据图中情景帮小东将下表填写完整。   烧杯和盐水的总质量m总/g 烧杯和剩余盐水的总质量m总/g 倒出盐水的质量m总/g 倒出盐水的体积V/cm3 盐水的密度 ρ/g·cm－3     33       　　（3）另一位同学的实验方法是：先测出空烧杯质量为m1；接着向空烧杯中倒入适量盐水后，测出总质量为m2；再把烧杯中的盐水全部倒入量筒中，测出盐水的体积为V；然后计算出盐水的密度。与小东测出的盐水密度ρ相比较，则_______ρ（选填“＜”、“＞”或“＝”）。   　　解析　在解答该题时，我们结合平时的实验来分析，当天平调平时，分度盘上的指针向右偏，右端的平衡螺母要向左调。根据实验原理，测出盐水的密度，需要用天平测出它的质量，用量筒测出它的体积，属于间接测量。使用天平时，被测物体的质量等于右盘砝码的总质量加上游码在标尺上所对的刻度值。在第二个同学的实验方法中，烧杯中的盐水质量的测量是准确的，但把盐水全部倒入烧杯后量筒内壁会残留一些盐水，造成测得的量筒内盐水体积偏小，根据可知这样测出的盐水密度偏大。   　　答案　（1）左；   　　（2）如下表：   烧杯和盐水的总质量m总/g 烧杯和剩余盐水的总质量m总/g 倒出盐水的质量m总/g 倒出盐水的体积V/cm3 盐水的密度 ρ/g·cm－3 157 124 33 30．0 1．1   　　（3）＞。   　　点评　天平是一种精密的测量工具，使用时一定要严格遵守使用规则。测量物质的密度时要依据测出物体的质量和体积。在做实验时，不仅要会设计实验、正确操作、记录数据并进行分析论证，还要能够对实验过程进行评估，知道如何减小实验误差，改进实验方案。   　　7．演绎推理法   　　这种方法是根据一般的物理原理推出特殊情况下的结论，在推理过程中要认真分析题中给出的现象和规律，要理论联系实际，思路严密，表达清晰。   　　例7　（2008年泰州市）实验探究和推理都是科学研究的基本方法比如科学猜想，往往是以一定的事实和已有知识为依据，通过推理而提出来的   　　（1）用放大镜观察素描炭笔的笔迹，观察到微小的颗粒；麦粒碾成面粉，面粉揉成面团……大量类似事实，为我们想象物质的结构模型提供了依据，终于认识到：是由大量分子构成的。向冷、热不同的清水中各滴一滴墨水。观察到墨水扩散的快慢不一样……大量类似现象使我们推想到：分子无规则运动的快慢与_______有关。   　　（2）物理学把“物体内所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能”，请你根据这个意思，结合所学知识，就“影响物体内能大小的因素”提出合理猜想、给出推理性结论、说明推理依据（参照示例）：   　　示例：①物体内能的大小可能与物体的温度有关。推理性结论；一个物体的温度越高，内能越大。推理依据：温度越高，分子运动越快，分子动能越大   　　②物体内能的大小还可能与物体的______________有关。推理性结论：_________________，推理依据：_______________。   　　（3）由于推理性结论具有一定的事实和理论依据，所以在科学研究中，有时就运用它来初步解释相关问题——同学们也来尝试一下：   　　在上图中，（a）杯中水量较少、（b）（c）（d）的水量相同。根据问题（2）中所得的推理性结论，比较各杯中水的内能的大小：   　　①______杯中水的内能最大，因为________________。   　　②______两杯中水的内能不好比较，因为__________________________。   　　解析　（1）由提供事实分析归纳出：物体由微小的颗粒组成，从而为建立物质的模型提供了依据，在此基础上，经过研究发现，物质是由大量分子组成的。扩散现象说明了组成物质的分子在不停地运动，墨水在热水中扩散得快，说明在热水中分子运动得快，从而推想到，分子无规则运动的快慢与温度有关。   　　（2）由内能的定义和所掌握的知识进行分析推理，有以下猜测：①质量会影响内能的大小。原因是物体质量越大，说明所含物质越多，分子数目越多，内能越大；②体积影响内能的大小。分子势能与分子间的作用力、分子的间距有关，所以猜测内能的大小可能与物体的体积有关。   　　（3）由于（d）中水的质量比（a）多，与（b）（c）相同，（d）的温度最高，所以（d）杯中水的内能最大；（a）（b）两杯水的内能不好比较，因为（a）中水的质量比（b）少，但温度比（b）高。   　　答案　（1）物质　温度；   　　（2）质量（或分子多少）　　质量越大（或分子越多），物体内能越大　　物体质量越大（分子数目越多）。所有分子动能、势能的总和就越大（答案合理即可）；   　　（3）①（d）　（d）的水量比（a）多、与（b）（c）相同，且温度最高　　②（a）（b）　　（a）的水量比（b）少，但温度比（b）高。   　　点评　本题通过对“影响物体内能大小因素”的猜想，介绍了科学研究的一种方法：科学猜想。对研究方法的考查既是中考热点，也体现着一种新的教学理念，它有利于培养学生的科学探究精神和创新意识，培养学生养成良好的思维习惯。   　　8．比较归纳法   　　所谓比较归纳法，就是通过比较，找出实验现象或物理规律的异同点，通过分析、综合、概括等思维加工，对所学知识形成整体的认识，使问题简单、系统化，从而得出正确的结论。对于运用控制变量法进行的一些实验，采用该法分析、解决问题比较适用。   　　例8　（2008年梅州市）小林同学做“探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关”的实验，如图所示。     　　（1）实验中采取的方法是用弹簧测力计水平拉动木块，使其在水平木板上做__________运动；   　　（2）甲、乙两图所示的实验说明：接触面粗糙程度相同时，____________，滑动摩擦力越大；   　　（3）甲、丙两图所示的实验说明：压力一定时，______________，滑动摩擦力越大；   　　（4）由实验可得出的结论是：__________________________________。   　　解析　（1）木块在水平木板上只有做匀速直线运动时，弹簧测力计的拉力和摩擦力大小才相等，这样才能根据二力平衡推知摩擦力的大小。   　　（2）从图中可以看出，接触面粗糙程度相同时，甲图中压力小，摩擦力小，乙图中压力大，摩擦力大。   　　（3）从图中可以看出，在压力一定的条件下，接触面越粗糙，摩擦力越大。   　　（4）总结上述实验可以得出的实验结论是：滑动摩擦力大小与压力大小及接触面粗糙程度有关。或者是：在接触面粗糙程度相同时，压力越大，摩擦力越大；在压力一定的条件下，接触面粗糙程度不同，摩擦力不同。   　　答案　（1）匀速直线；   　　（2）压力越大；   　　（3）接触面越粗糙；   　　（4）滑动摩擦力大小与压力大小及接触面粗糙程度有关。   　　点评　本题实验过程采用了常见的物理研究方法──控制变量法，通过控制不同的变量进行对比实验，让我们从中找出影响物理量的每个因素，从而通过归纳总结得出结论。   　　9．信息优化法   　　例9　（2008年嘉兴市）汽车在行驶过程中如果遇到危急情况，司机常要紧急刹车。从发现情况到汽车停止的距离叫做停车距离，停车距离等于反应距离加上制动距离。（注：反应距离是指司机发现情况到踩下刹车这段时间内汽车行驶的距离；制动距离是指踩下刹车后汽车在路面上滑行的距离）。   　　下表是司机驾驶小汽车时，在水平、干燥的沥青路面上以不同速度行驶时的统计数据。 速度（千米/时） 反应距离（米） 制动距离（米） 停车距离（米） 20 4 2 6 40 8 8 16 80 16 32 48 100 20 50 70   　　（1）请利用表中数据，在坐标图中用平滑曲线绘出制动距离随速度变化的曲线。   　　（2）一起发生在限速50千米／时路段的交通事故中。交警测得肇事车后留下的刹车痕迹（制动距寓）长为25米。请你根据上面图像判断司机是否超速？______________。（注：该车的制动性能与上表数据一致）   　　（3）反应距离取决于反应时间和行驶速度。下列行为不会使司机反应时间变长的是______________。   　　A．疲劳驾驶    B．酒后驾驶    C．打手机    D．超速驾驶   　　（4）轮胎长期能用后会变光滑，则在相同情况下，制动距离会变________。   　　解析　（1）根据表中数据可作出图像如图所示。   　　（2）由图像可知制动距离为25米时，对应速度为70千米/时，超出了限速50千米/时。   　　（3）疲劳驾驶、酒后驾驶、打手机都会使司机反应时间变长。   　　（4）轮胎变光滑后，与地面间的摩擦会变小，这样在相同情况下，制动距离会变长。 　　答案　（1）如图所示：   　　（2）是；   　　（3）D；   　　（4）长。   　　点评　结合具体的情景考查同学们的知识应用能力是近年中考试题的热点，解答此类问题只要能够将具体情景转化为物理问题，从题目情景中筛选出有用信息，并进行优化处理，然后利用相关的物理知识就可以得出正确答案。   　　10．类比迁移法   　　类比是指在认识一些物理概念时，我们常将它与生活中熟悉且有共同特点的现象进行类比，或者与我们已经学过的物理概念或规律进行对比，以帮助我们理解它。在有些实验探究题中，我们根据两个对象之间在某些方面的相同或相似而推出它们在其他方面也可能相同或相似，这就是类比迁移法。   　　例10　（2008年常州市）为探究声音的反射与吸收特点，小明同学进行实验研究。   　　（1）在玻璃圆筒内垫上一层棉花，棉花上放一块机械表，耳朵靠近玻璃圆筒口正上方l0cm处，能清晰地听见表声，表声是通过传____________播的。   　　（2）当耳朵水平移动离开玻璃圆筒口一段距离后，如图（甲）所示位置，恰好听不见表声。   　　（3）在玻璃圆筒口正上方10cm处安放一块平面镜，调整平面镜的角度直到眼睛能从镜面里看到表，如图（乙）所示，则∠AOB是该光路的__________（入射角／反射角）。此时耳朵又能清晰地听见表声了，说明声音________（能／不能）像光一样反射。   　　（4）用海绵板代替平面镜，听见的声音明显减弱，说明海绵板吸收声音的能力________（强／弱）于玻璃板。   　　解析　（1）表放在棉花上，可以避免声音沿玻璃筒传播，耳朵在筒口正上方听，说明声音是通过空气传播到人耳中的；（2）通过平面镜对声音的反射，使原来已听不到表声的人耳又听到了声音，说明声音可以象光一样进行反射；（3）海绵代替平面镜之后，声音减弱，说明海绵吸收了一部分声音。   　　答案　（1）空气；   　　（2）入射角　能；   　　（3）强   　　点评　本实验是探究声音的反射与吸收的特点，我们可以把光的反射知识应用于此，通过知识迁移，可以更好地认识声音的反射规律。   　　11．执果索因法   　　这种方法要求同学们根据结果，采用逆向思维，追根溯源，探求造成这种现象的原因。在具体解答问题时，必须对试题考查内容非常熟悉，这就要求同学们对物理基本规律和基本知识牢固掌握。   　　例11　（2008年宜昌市）小明的爸爸有一副眼镜，小明观察发现：爸爸在看书时常常会戴上眼镜，看电视或看远处的物体时又会摘下眼镜。   　　（1）请你猜想小明爸爸配戴的眼镜是什么透镜制成的？并说明你猜想的理由。   　　（2）请设计一个实验来验证你的猜想。   　　解析　（1）根据小明爸爸在实际中对眼镜的使用，看近处物体时要戴上眼镜，看远处物体时不用戴眼镜，可以知道小明爸爸是老花眼，他配戴的可能是凸透镜。   　　（2）为了验证眼镜的镜片是凸透镜，可以依据凸透镜对光的作用和凸透镜成像规律来进行实验。   　　答案　（1）配戴的可能是凸透镜。理由：小明的爸爸看书时要戴上眼镜，说明他看不清近处的物体，这是由于他眼睛的折光能力太弱，来自近处的物体所成的像在视网膜后，由于凸透镜具有会聚作用，所以他要配戴凸透镜进行矫正。   　　（2）将小明爸爸配戴的眼镜放在太阳光下并正对着太阳光，在眼镜下面放一张白纸，移动眼镜，如果在白纸上能看到很亮的光点，则说明眼镜的镜片是凸透镜。   　　点评　判断是近视眼还是远视眼可根据人眼看物体的情况，即近视眼只能看清近处的物体不能看清远处的物体，远视眼只能看清远处的物体不能看清近处的物体。所以，我们可以根据题中描述的现象去寻求其原因，然后再从凸透镜和凹透镜对光线的作用这一角度来认识和矫正。