Question

10．下列是同學(xué)們“探究凸透鏡成像”的實驗過程：
【探究名稱】探究凸透鏡成像的大小與哪些因素有關(guān)
【提出問題】小明通過前面物理知識的學(xué)習(xí)，知道放大鏡就是凸透鏡．在活動課中，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；然后再用它觀察遠處的房屋（圖乙），看到房屋是倒立的實像．（選填“正立”或“倒立”）
【進行猜想】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)計并進行實驗】
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，并移動光屏進行實驗，所獲得的實驗數(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，像距將變大．
（2）對于焦距相同的凸透鏡，一個物距應(yīng)該對應(yīng)唯一的像距，但從各組匯報數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，有三個實驗小組實驗時焦距、物距均相同，其所測像距分別為23.00cm，24.00cm，26.00cm．若他們的數(shù)據(jù)差別不是因為長度測量誤差導(dǎo)致的，你認為出現(xiàn)這種情況的操作原因是光屏上沒有成清晰的像就進行了測量．

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，成倒立、縮小的實像．對應(yīng)應(yīng)用如照相機．
當(dāng)u=2f時，成倒立、等大的實像．
當(dāng)f＜u＜2f時，成倒立、放大的實像，對應(yīng)應(yīng)用如幻燈機．
當(dāng)u=f時，無像．經(jīng)凸透鏡折射后的光線是平行的，沒有會聚點．
當(dāng)u＜f時，成正立、放大的虛像．如放大鏡．
可見：u=2f位置是放大和縮小的分界點；u=f是虛像和實像的分界點．
（2）是否能夠找到最清晰的像，是正確測量像距的關(guān)鍵．

解答 解：甲圖，看近處的物體時，做為放大鏡使用，此時成正立、放大的虛像．
乙圖，當(dāng)看遠處的物體時，此時成物體倒立、縮小的實像．
實驗中，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，成等大的實像，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候測量的．
故答案為：放大；倒立；同一高度；光屏的中央；（1）10；變大；（2）光屏上沒有成清晰的像就進行了測量．

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