Question

10．下列是同學(xué)們“探究凸透鏡成像”的實(shí)驗(yàn)過(guò)程：
【探究名稱(chēng)】探究凸透鏡成像的大小與哪些因素有關(guān)
【提出問(wèn)題】小明通過(guò)前面物理知識(shí)的學(xué)習(xí)，知道放大鏡就是凸透鏡．在活動(dòng)課中，他用放大鏡觀察自己的手指（圖甲），看到手指是放大（選填“放大”、“等大”或“縮小”）的像；然后再用它觀察遠(yuǎn)處的房屋（圖乙），看到房屋是倒立的實(shí)像．（選填“正立”或“倒立”）
【進(jìn)行猜想】他想：凸透鏡成像的大小可能與物體到凸透鏡的距離有關(guān)．
【設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】
小明在光具座上調(diào)整燭焰、凸透鏡、光屏三者的中心在同一高度，目的是為了使像成在光屏的中央．然后不斷改變蠟燭與透鏡間的距離，并移動(dòng)光屏進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，所獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示．

物體到凸透鏡的距離/cm	光屏上像到凸透鏡的距離/cm	光屏上像的大小
40	13.5	縮小
30	15	縮小
20	20	等大
15	30	放大
10	光屏上沒(méi)有像

【分析論證】
（1）分析表中數(shù)據(jù)，可以知道該凸透鏡的焦距為10cm，物距減小時(shí)，像距將變大．
（2）對(duì)于焦距相同的凸透鏡，一個(gè)物距應(yīng)該對(duì)應(yīng)唯一的像距，但從各組匯報(bào)數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，有三個(gè)實(shí)驗(yàn)小組實(shí)驗(yàn)時(shí)焦距、物距均相同，其所測(cè)像距分別為23.00cm，24.00cm，26.00cm．若他們的數(shù)據(jù)差別不是因?yàn)殚L(zhǎng)度測(cè)量誤差導(dǎo)致的，你認(rèn)為出現(xiàn)這種情況的操作原因是光屏上沒(méi)有成清晰的像就進(jìn)行了測(cè)量．

Answer 1

分析 （1）要解決此題，首先要知道凸透鏡成像的規(guī)律．
設(shè)凸透鏡的焦距為f，物距為u，則凸透鏡成像的規(guī)律為：
當(dāng)u＞2f時(shí)，成倒立、縮小的實(shí)像．對(duì)應(yīng)應(yīng)用如照相機(jī)．
當(dāng)u=2f時(shí)，成倒立、等大的實(shí)像．
當(dāng)f＜u＜2f時(shí)，成倒立、放大的實(shí)像，對(duì)應(yīng)應(yīng)用如幻燈機(jī)．
當(dāng)u=f時(shí)，無(wú)像．經(jīng)凸透鏡折射后的光線(xiàn)是平行的，沒(méi)有會(huì)聚點(diǎn)．
當(dāng)u＜f時(shí)，成正立、放大的虛像．如放大鏡．
可見(jiàn)：u=2f位置是放大和縮小的分界點(diǎn)；u=f是虛像和實(shí)像的分界點(diǎn)．
（2）是否能夠找到最清晰的像，是正確測(cè)量像距的關(guān)鍵．

解答 解：甲圖，看近處的物體時(shí)，做為放大鏡使用，此時(shí)成正立、放大的虛像．
乙圖，當(dāng)看遠(yuǎn)處的物體時(shí)，此時(shí)成物體倒立、縮小的實(shí)像．
實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)該使凸透鏡、光屏、燭焰中心大致在同一高度處，這樣像才可以成在光屏中央．
（1）從表格中數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)物距等于20cm時(shí)，成等大的實(shí)像，可知f=$\frac{1}{2}$×20cm=10cm；
物距在逐漸減小，成的像逐漸變大，像距也逐漸變大．
（2）像的位置應(yīng)該是像最清晰的位置．各小組的像距不同的原因，可能是有的小組光屏上的像不是最清晰的時(shí)候測(cè)量的．
故答案為：放大；倒立；同一高度；光屏的中央；（1）10；變大；（2）光屏上沒(méi)有成清晰的像就進(jìn)行了測(cè)量．

點(diǎn)評(píng) 此題主要考查了凸透鏡成像的規(guī)律，同時(shí)考查了學(xué)生根據(jù)數(shù)據(jù)得出結(jié)論的能力．在分析時(shí)要注意成像的特點(diǎn)與物距的關(guān)系，通過(guò)比較與焦距的關(guān)系，得出結(jié)論．