Question

【題目】實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)利用凸透鏡，配合其它器材，通過合作完成了相關(guān)探究．

（1）鑒別：桌上有凸透鏡和凹透鏡，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一種不影響透鏡清晰度的簡捷方法挑選出凸透鏡.

操作方法________________________；

判斷依據(jù)___________________________.

（2）測焦距：

陽光明媚，同學(xué)們來到教室外面，太陽光通過凸透鏡在墻上出現(xiàn)了一個(gè)橢圓形的光斑，然后移動(dòng)透鏡直到光斑最小時(shí)，測出光斑到凸透鏡鏡面的垂直距離，得出該凸透鏡的焦距.在匯報(bào)時(shí)，老師指出他們測的這個(gè)距離并不是凸透鏡的焦距，請(qǐng)你幫他們分析實(shí)驗(yàn)失敗的兩個(gè)原因：

一是______________________；

二是_____________________.

于是他們調(diào)整了實(shí)驗(yàn)方案，如圖所示，重新測出了凸透鏡的焦距為_______cm.

（3）探討“凸透鏡的成像規(guī)律”：

①儀器的安裝

將蠟燭、凸透鏡和光屏依次安裝在光具座上，_______（點(diǎn)燃\不點(diǎn)燃）蠟燭，調(diào)節(jié)高度，使_______和光屏的中心位于凸透鏡的主光軸上，目的是___________________；實(shí)驗(yàn)中他們發(fā)現(xiàn)光屏上的像偏下,那么應(yīng)該把凸透鏡向_________(上\下)調(diào)節(jié).

②找清晰的像

實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵是能否在光屏上呈現(xiàn)燭焰清晰的像.如圖所示，實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)先將凸透鏡移到50cm刻度線處，將蠟燭移到10cm刻度線處，算出此時(shí)的物距u=______cm；接著移動(dòng)光屏，當(dāng)光屏上的像由不清晰變?yōu)榍逦�、再由清晰變�(yōu)椴磺逦�，通過對(duì)比找到了清晰的像的位置.實(shí)驗(yàn)小組的三個(gè)同學(xué)分別完成上述操作，測出的像距分別是11cm、14cm、17cm，他們測得結(jié)果差異較大的原是___________.

③成像規(guī)律的探究

（a）光屏移到如上圖所示位置時(shí)，會(huì)呈現(xiàn)清晰的______（正立\倒立）、______（放大\等大\縮�。┑南�.

（b）保持凸透鏡位置不動(dòng)，將蠟燭每次向凸透鏡靠近5cm，并且移動(dòng)光屏直到呈現(xiàn)清晰的像，做了五次，他們發(fā)現(xiàn)光屏逐漸向_____（靠近\遠(yuǎn)離）凸透鏡方向移動(dòng)，像的大小______（變大\不變\變小\先變大后變小\先變小后變大）.

（c）實(shí)驗(yàn)時(shí)，用手擋在光屏前，發(fā)現(xiàn)光屏上的像消失了，在手上卻出現(xiàn)了一個(gè)圓形光斑，把手拿開，光屏上再次呈現(xiàn)清晰的像，由此判斷凸透鏡成的是_____（實(shí)\虛）像.

（d）如上圖所示，保持蠟燭和光屏位置不變，將凸透鏡向______（蠟燭\光屏）方向移動(dòng)，光屏上會(huì)再次呈現(xiàn)清晰的______（正立\倒立）、______（放大\等大\縮�。┑南�；由此他們推斷出通過凸透鏡的光發(fā)生折射時(shí)光路是_______的.

（e）要使得出凸透鏡成像規(guī)律具有普遍性，需要改變____________（物距\凸透鏡的焦距）重復(fù)實(shí)驗(yàn).

（f）實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)用兩個(gè)不同的凸透鏡，進(jìn)行了兩次實(shí)驗(yàn)，如圖所示.

在實(shí)驗(yàn)1中，在凸透鏡的另一側(cè)的光屏上觀察到倒立、放大的“燭焰”；在實(shí)驗(yàn)2中，通過凸透鏡觀察到正立、放大的“燭焰”.則實(shí)驗(yàn)1中使用的凸透鏡的焦距______（大于\小于\等于）實(shí)驗(yàn)2中使用的凸透鏡的焦距.

④拓展探究

（a）當(dāng)燭焰在光屏上成實(shí)像時(shí)，用一本書放在凸透鏡前，從上向下移動(dòng)，逐漸遮擋住鏡面，發(fā)現(xiàn)光屏上的像大小將_______(變大\變小\不變)，像的亮度將_______(變亮\變暗\不變)；當(dāng)書把凸透鏡全部遮住時(shí)，光屏上的像將________.

（b）將蠟燭透鏡A的距離由200cm處移至150cm處的過程中，光屏上所成的像與透鏡間的距離均約為12cm，據(jù)此判斷透鏡的焦距約為12cm，運(yùn)用這種方法測出來的焦距與實(shí)際相比______（偏大\等于\偏�。�；由于光屏上的像太小，于是用另一個(gè)焦距為5cm的凸透鏡B將像放大了再觀看，如圖所示，為了不改變像的正倒，此時(shí)凸透鏡B到光屏的距離應(yīng)________；若取下光屏，將凸透鏡B放在____________（原光屏左側(cè)一點(diǎn)\原光屏\原光屏右側(cè)一點(diǎn)）的位置，通過透鏡B還能看到剛才的像，這跟________（望遠(yuǎn)鏡\顯微鏡）的成像原理相似.

（c）實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)為了模擬幻燈機(jī)，如圖所示，在鞋盒側(cè)壁上開了一個(gè)孔，將凸透鏡嵌在小孔中，將正在播放電影的手機(jī)固定在鞋盒中適當(dāng)?shù)奈恢�，蓋上盒蓋，居然可以墻上看電影.此時(shí)手機(jī)到凸透鏡的距離應(yīng)滿足_________的條件，為了便于觀看，手機(jī)上的畫面應(yīng)該朝______（上\下）.

（d）他們發(fā)現(xiàn)用蠟燭做實(shí)驗(yàn)不能全面的體現(xiàn)出像和物的正倒關(guān)系，于是用LED燈做成字母“F”替換蠟燭，在光屏上成清晰的像.在光屏后面觀察物和屏上的像，他直接看到的物為“F”，則他看到屏上像的形狀為（______）

A. B. C. D.

（e）實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)用自制的水透鏡來探究眼睛的成像原理和視力的矯正（當(dāng)向水透鏡里注水時(shí)，水透鏡的焦距將變��；當(dāng)從水透鏡里抽水時(shí)，水透鏡的焦距將變大）．

如圖甲所示能在光屏上成清晰的像，現(xiàn)將蠟燭向右移動(dòng)一段距離，保持水透鏡和光屏位置不動(dòng)，要在光屏再次呈現(xiàn)清晰的像，應(yīng)_____________（向水透鏡里注水\從水透鏡里抽水）；一個(gè)同學(xué)把自己的眼鏡給水透鏡“戴上”，如圖乙所示．當(dāng)將光屏向右移動(dòng)后，他發(fā)現(xiàn)燭焰的像再次變得清晰，由此判斷該同學(xué)戴的是________眼鏡（近視\遠(yuǎn)視）.

Answer 1

【答案】用透鏡看近處書本上的字 使字的像放大的是凸透鏡縮小的是凹透鏡 沒有讓凸透鏡正對(duì)太陽光 沒有測量光斑到凸透鏡中心的距離才是焦距 10.0(或10) 點(diǎn)燃 燭焰 使像成在光屏中央 上 40 沒有使光屏上的像最清晰時(shí)就測量像距 倒立 縮小 遠(yuǎn)離 變大 實(shí) 蠟燭 倒立 放大 可逆 凸透鏡的焦距 小于 不變 變暗 消失 偏大 小于5cm 原光屏右側(cè) 望遠(yuǎn)鏡 f<u<2f 下 C 注水 近似

【解析】

掌握凸透鏡的特點(diǎn)及成像規(guī)律。水透鏡注水，抽水焦距如何變化，近視鏡，遠(yuǎn)視鏡對(duì)光的作用。通過這些知識(shí)據(jù)此分析。

（1）操作方法用透鏡看近處書本上的字；判斷依據(jù)是使字的像放大的是凸透鏡縮小的是凹透鏡.（2）失敗的原因：a可能沒有讓凸透鏡正對(duì)太陽光;b可能沒有準(zhǔn)確測量光斑到凸透鏡中心的距離 ；由圖可知。凸透鏡的焦距是10cm.(3)① 將蠟燭、凸透鏡和光屏依次安裝在光具座上，點(diǎn)燃蠟燭，調(diào)節(jié)高度，使?fàn)T焰和光屏的中心位于凸透鏡的主光軸上，目的是使像成在光屏中央；實(shí)驗(yàn)中他們發(fā)現(xiàn)光屏上的像偏下,那么應(yīng)該把凸透鏡向上調(diào)節(jié).②根據(jù)圖可知物距是50cm10cm40cm，測出的像距分別是11cm、14cm、17cm，他們測得結(jié)果差異較大的原是沒有使光屏上的像最清晰時(shí)就測量像距。③ （a）光屏移到如上圖所示位置時(shí)，會(huì)呈現(xiàn)清晰的倒立、縮小的像.

（b）保持凸透鏡位置不動(dòng)，將蠟燭每次向凸透鏡靠近5cm，并且移動(dòng)光屏直到呈現(xiàn)清晰的像，做了五次，即把物體移到了35cm處。此透鏡的焦距是1ocm,所以蠟燭在一倍焦距以外，遵循物近像遠(yuǎn)，像變大的規(guī)律。所以像變大。 （c）實(shí)驗(yàn)時(shí)，用手擋在光屏前，發(fā)現(xiàn)光屏上的像消失了，在手上卻出現(xiàn)了一個(gè)圓形光斑，把手拿開，光屏上再次呈現(xiàn)清晰的像，只要能呈現(xiàn)在光屏上的，都是實(shí)像。由此判斷凸透鏡成的是實(shí)像.

（d）如上圖所示，保持蠟燭和光屏位置不變，將凸透鏡向蠟燭方向移動(dòng)，相當(dāng)于把蠟燭和光屏的位置對(duì)調(diào)，物體在一二倍焦距之間，光屏上會(huì)再次呈現(xiàn)清晰的倒立、放大的像；由此他們推斷出通過凸透鏡的光發(fā)生折射時(shí)光路是可逆的.

（e）要使得出凸透鏡成像規(guī)律具有普遍性，需要換用不同的凸透鏡重新做實(shí)驗(yàn)，即改變凸透鏡的焦距重復(fù)實(shí)驗(yàn). （f）由圖可知，實(shí)驗(yàn)1中，在凸透鏡的另一側(cè)的光屏上觀察到倒立、放大的“燭焰”，即物距在一二倍焦距之間；在實(shí)驗(yàn)2中，通過凸透鏡觀察到正立、放大的“燭焰”物距在焦點(diǎn)之內(nèi)，由此判斷實(shí)驗(yàn)1中使用的凸透鏡的焦距小于實(shí)驗(yàn)2中使用的凸透鏡的焦距. ④拓展探究

（a）當(dāng)燭焰在光屏上成實(shí)像時(shí)，用一本書放在凸透鏡前，從上向下移動(dòng)，逐漸遮擋住鏡面，發(fā)現(xiàn)光屏上的像大小將不變，由于照射到凸透鏡的光線減少，像的亮度將變暗；當(dāng)書把凸透鏡全部遮住時(shí)，光屏上的像將消失。

（b）將蠟燭透鏡A的距離由200cm處移至150cm處的過程中，光屏上所成的像與透鏡間的距離均約為12cm，據(jù)此判斷透鏡的焦距約為12cm，可知：當(dāng)物體到凸透鏡的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于二倍焦距時(shí)，像距稍大于焦距，所以透鏡的焦距約為12cm；小明運(yùn)用這種方法測出來的焦距與實(shí)際相比偏大。由于光屏上的像太小，于是用另一個(gè)焦距為5cm的凸透鏡B將像放大了再觀看，為了不改變像的正倒，此時(shí)凸透鏡B到光屏的距離應(yīng)小于5cm；這樣呈現(xiàn)的倒立縮小實(shí)像在B透鏡的焦點(diǎn)之內(nèi)，若取下光屏，將凸透鏡B放在原光屏右側(cè)一點(diǎn)的位置，通過透鏡B還能看到剛才的像，這跟望遠(yuǎn)鏡的成像原理相似.（c）可以墻上看電影.說明在墻上成的像是放大的實(shí)像，所以物距在一二倍焦距之間，即才能滿足v2f.因?yàn)槌傻南袷堑沽⒌摹Ｋ�以手機(jī)上的畫面應(yīng)該朝下. （d）在光屏后面觀察物和屏上的像是對(duì)稱的，相當(dāng)于平面鏡成像。所以看到屏上像的形狀為C答案。（e）如圖甲所示能在光屏上成清晰的像，現(xiàn)將蠟燭向右移動(dòng)一段距離，則所成的像也遠(yuǎn)離水透鏡，保持水透鏡和光屏位置不動(dòng)，應(yīng)讓水透鏡的折光能力增強(qiáng)，要在光屏再次呈現(xiàn)清晰的像，應(yīng)所以往水透鏡里注水；一個(gè)同學(xué)把自己的眼鏡給水透鏡“戴上”，如圖乙所示．當(dāng)將光屏向右移動(dòng)后，他發(fā)現(xiàn)燭焰的像再次變得清晰，像遠(yuǎn)離水透鏡，說明戴上的是具有發(fā)散作用的凹透鏡，由此判斷該同學(xué)戴的是眼鏡近視.