Question

15．小明用凸透鏡、蠟燭、光屏和刻度尺等器材，探究凸透鏡成像的規(guī)律．

次數(shù)	物距u/cm	焦距f/cm	像距v/cm
1	15	5	7.5
2		8	17.5
3		10	29.0

（1）如圖所示，將凸透鏡正對著太陽光，把光屏置于另一側(cè)，改變光屏與凸透鏡間的距離，直到光屏上出現(xiàn)一個最小最亮 的光斑，測得凸透鏡的焦距是10cm．
（2）小明實驗時，無論怎樣移動光屏，都不能得到清晰的像原因可能是燭焰、凸透鏡和光屏三者中心不在同一高度或者蠟燭在凸透鏡焦距以內(nèi)或焦點處．實驗一段時間蠟燭變短，要使燭焰像仍然成在光屏的中心，應(yīng)將凸透鏡向下 移動．
（3）小明現(xiàn)把蠟燭放在距凸透鏡40cm處，在凸透鏡另一側(cè)前后移動光屏，在光屏上可以得到一個縮小（填“放大”、“縮小”或“等大”）的實（填“實”或“虛”）像．若小明在凸透鏡前放置一個凹透鏡，要想在光屏上接收到清晰的像，應(yīng)該將光屏向遠離（選填“靠近”或“遠離”）凸透鏡的方向移動．
（4）小明用三個焦距不同的凸透鏡進行實驗，數(shù)據(jù)記錄如上表．分析表中數(shù)據(jù)可知，在物距一定時，凸透鏡的焦距越大，所成實像的像距越大；根據(jù)你所學(xué)凸透鏡成像規(guī)律分析，此時所成像的大小越大．（均選填“越大”、“越小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）平行于主光軸的光線會聚于一點，此點為凸透鏡的焦點．由焦點到凸透鏡光心的距離叫做焦距，粗略測量薄透鏡的焦距時，可以測出從焦點到凸透鏡的距離即可；
（2）當物距小于焦距時，凸透鏡成放大、正立的虛像，虛像不能成在光屏上；
若成的像靠近光屏的上方，可以相對于凸透鏡向上移動蠟燭，即向上移動蠟燭或向下移動凸透鏡，使成的像向下移動，或者直接向上移動光屏，這樣都可以使像成在光屏的中央；
（3）當物距大于2倍焦距時，成倒立縮小的實像；凹透鏡對光有發(fā)散作用，據(jù)此分析得出答案；
（4）在解決此題時，需要仔細分析透鏡焦距的變化和像距的變化；
并且要掌握凸透鏡成像的規(guī)律，知道物距越小，像距越大，成的像也越大．

解答 解：
（1）太陽光可以近似看為平行光源，將凸透鏡正對著太陽光，太陽光經(jīng)凸透鏡后將會聚在焦點．所以把光屏置于另一側(cè)，改變光屏與凸透鏡間的距離，直到光屏上出現(xiàn)一個最小、最亮的光斑．這個光斑便為焦點．測出光斑到凸透鏡的距離，便是焦距．由圖知，凸透鏡的焦距是40cm-30cm=10cm；
（2）蠟燭、凸透鏡和光屏的中心調(diào)到同一高度，仍不能得到清晰的像，這說明此時成的是虛像或者物距小于焦距；
實驗一段時間蠟燭變短，由于凸透鏡成的是倒立的實像，所以成的像將靠近光屏的上方，所以應(yīng)向下移動凸透鏡；
（3）小明現(xiàn)把蠟燭放在距凸透鏡40cm處，此時u=40cm＞2f，根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律可知，此時物體成倒立縮小的實像；
小明在凸透鏡前放置一個凹透鏡，凹透鏡對光有發(fā)散作用，相對于增大了凸透鏡的焦距，使像距變大，所以要想在光屏上接收到清晰的像，應(yīng)該將光屏向遠離凸透鏡的方向移動；
（4）由表格中數(shù)據(jù)可知，物距一定，凸透鏡的焦距在增大，成像的像距也在增大．
根據(jù)凸透鏡成像的規(guī)律，在換用焦距更大的凸透鏡時，其實是減小了物距，所以像距增大，成的像也會更大．
故答案為：
（1）最小最亮；10；
（2）燭焰、凸透鏡和光屏三者中心不在同一高度或者蠟燭在凸透鏡焦距以內(nèi)或焦點處；下；
（3）縮小；實；遠離；
（4）越大；越大．

點評 此題是探究凸透鏡成像的規(guī)律以及凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用．同時考查了學(xué)生根據(jù)實驗數(shù)據(jù)得出結(jié)論的能力，要認真分析各物理量的變化情況，找出其中的聯(lián)系．