实验方案的原理分析与设计步骤 — 物理计算题

某同学设计用物距像距法测凸透镜的焦距。请完成实验方案的设计：(1) 第一步，写出实验依据的原理公式（用物距 u、像距 v、焦距 f 表示）；(2) 第二步，写出需要直接测量的物理量；(3) 第三步，将光源、物屏、透镜、像屏依次放置在光具座上，说明调节共轴的方法；(4) 若测得 u=30.0 cm 时成清晰实像于 v=15.0 cm 处，代入原理公式计算该凸透镜的焦距 f。