Question

20．在探究凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)中：
（1）如圖，要使像能夠成在光屏的中央，應(yīng)將透鏡向下（上/下）調(diào)整．
（2）若凸透鏡的焦距是10cm，當(dāng)燭焰距凸透鏡15cm時(shí)，能成倒立、放大的實(shí)像；當(dāng)燭焰向左（遠(yuǎn)離透鏡）移動(dòng)后，要在光屏上成清晰的像，需將光屏向左（左/右）移．
（3）在上一步實(shí)驗(yàn)獲得清晰的像后，小明取了一副近視眼鏡放在凸透鏡前，要使光屏上還能成清晰的像，可將蠟燭向左 （左/右）移．
（4）在利用陽(yáng)光測(cè)量凸透鏡的焦距后，小華將凸透鏡正對(duì)著太陽(yáng)，發(fā)現(xiàn)把火柴頭放在凸透鏡焦點(diǎn)處一段時(shí)間后，火柴會(huì)被點(diǎn)燃．他想進(jìn)一步探究不同的透鏡對(duì)火柴的點(diǎn)燃效果有什么不同，和同學(xué)們討論后，他們提出了以下三種猜想：
猜想1：凹凸鏡也能點(diǎn)燃火柴；
猜想2：點(diǎn)燃火柴的快慢與凸透鏡的焦距大小有關(guān)；
猜想3：點(diǎn)燃火柴的快慢與凸透鏡的直徑大小有關(guān)．
①根據(jù)所學(xué)知識(shí)，他們經(jīng)過(guò)討論，判斷猜想1是錯(cuò)誤的．你認(rèn)為他們判斷的依據(jù)是凹透鏡對(duì)光線有發(fā)散作用．
②為了驗(yàn)證猜想2是否正確，他們選用直徑相同而焦距不等的凸透鏡進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)火柴被點(diǎn)燃的時(shí)間基本相等．這說(shuō)明猜想2是錯(cuò)誤的．
③請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證猜想3是否正確，簡(jiǎn)述你的實(shí)驗(yàn)方案．
簡(jiǎn)要做法：用焦距相同而直徑不同的凸透鏡，點(diǎn)燃火柴，測(cè)出點(diǎn)燃火柴所需要的時(shí)間；
如何判斷：如果點(diǎn)燃火柴所需要的時(shí)間相等，則猜想3錯(cuò)誤；如果點(diǎn)燃火柴的時(shí)間不相等，則猜想3是正確的．

Answer 1

分析 （1）如圖，像在光屏的上方，說(shuō)明像比較靠上，根據(jù)光線過(guò)光心不改變方向，透鏡要向下移動(dòng)，或光屏向上移動(dòng)，或燭焰向上移動(dòng)．
（2）①根據(jù)凸透鏡成像的三種情況進(jìn)行判斷：
u＞2f，成倒立、縮小的實(shí)像．
2f＞u＞f，成倒立、放大的實(shí)像．
u＜f，成正立、放大的虛像．
②光屏上能接到的像是實(shí)像，光屏上不能接到的像是虛像．
凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物距增大，像距減小，像變小．
（3）近視眼佩戴凹透鏡進(jìn)行矯正，凹透鏡對(duì)光線有發(fā)散作用，此時(shí)在凸透鏡的前面放一個(gè)凹透鏡，要使光屏上清晰的像，光屏遠(yuǎn)離凸透鏡，或燭焰遠(yuǎn)離凸透鏡；
（4）①凹透鏡對(duì)光線有發(fā)散作用．
②根據(jù)控制的變量與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論．
③可以控制凸透鏡的焦距相同而直徑不同，測(cè)出點(diǎn)燃火柴所需時(shí)間，然后得出結(jié)論．

解答 解：（1）如圖甲，要使像能夠成在光屏的中央，根據(jù)光線過(guò)光心不改變方向，透明向下移動(dòng)，才能使像成在光屏的中央位置．
（2）①凸透鏡的焦距是10cm，當(dāng)燭焰距凸透鏡15cm時(shí)，2f＞u＞f，成倒立、放大的實(shí)像．
②要在光屏上成清晰的像，說(shuō)明凸透鏡成實(shí)像，當(dāng)燭焰向左（遠(yuǎn)離透鏡）移動(dòng)后，需將光屏向左靠近凸透鏡．
（3）在上一步實(shí)驗(yàn)獲得清晰的像后，小明取了一副近視眼鏡放在凸透鏡前（如圖乙），因近視鏡為凹透鏡，會(huì)使光延遲會(huì)聚，故像距會(huì)變大，這時(shí)要使光屏上還能成清晰的像，可增大物距，即將蠟燭向左遠(yuǎn)離凸透鏡．
（4）①凹透鏡對(duì)光線具有發(fā)散作用，不能把太陽(yáng)光聚集在一起而點(diǎn)燃火柴．
②用直徑相同而焦距不等的凸透鏡進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)火柴被點(diǎn)燃的時(shí)間基本相等，這說(shuō)明點(diǎn)燃火柴的快慢與凸透鏡的焦距大小無(wú)關(guān)，則猜想2是錯(cuò)誤的．
③選用焦距相同而直徑不同的凸透鏡，分別用它們點(diǎn)燃火柴，測(cè)出火柴被點(diǎn)燃所需要的時(shí)間，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)；
如果點(diǎn)燃火柴所需要的時(shí)間相等，說(shuō)明點(diǎn)燃火柴的快慢與凸透鏡的直徑大小無(wú)關(guān)，則猜想3錯(cuò)誤；如果點(diǎn)燃火柴的時(shí)間不相等，點(diǎn)燃火柴的快慢與凸透鏡的直徑大小有關(guān)，則猜想3是正確的．
故答案為：（1）下；（2）放大；左；（3）左；（4）①凹透鏡對(duì)光線有發(fā)散作用；②錯(cuò)誤；③用焦距相同而直徑不同的凸透鏡，點(diǎn)燃火柴，測(cè)出點(diǎn)燃火柴所需要的時(shí)間；如果點(diǎn)燃火柴所需要的時(shí)間相等，則猜想3錯(cuò)誤；如果點(diǎn)燃火柴的時(shí)間不相等，則猜想3是正確的．

點(diǎn)評(píng) （1）凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物距增大，像距減小，像變小，以及凸透鏡成像的三種情況是凸透鏡成像習(xí)題的重要依據(jù)，一定要熟練掌握．
（2）正確理解凸透鏡對(duì)光線的會(huì)聚作用和凹透鏡對(duì)光線的發(fā)散作用：凸透鏡的會(huì)聚作用是使原來(lái)的光路變窄，會(huì)聚的光線提前會(huì)聚，平行光會(huì)聚成點(diǎn)，發(fā)散的光線變?yōu)槠叫泄饣虬l(fā)散小一些的光線；凹透鏡的發(fā)散作用是使原來(lái)的光路變寬，會(huì)聚的光線錯(cuò)后會(huì)聚，平行光線變得發(fā)散，發(fā)散的光線變得更散．