【題目】小明在探究“凸透鏡成實像時像距與物距的關系”的實驗中,所用的實驗器材有:光具座、凸透鏡、光屏和蠟燭等.
(1)將蠟燭、凸透鏡和光屏放在光具座上,點燃蠟燭,調整凸透鏡和光屏的高度,使燭焰、凸透鏡和光屏的中心大致在同一上.
(2)該實驗應使凸透鏡成實像,那么凸透鏡成實像的條件是:物距焦距.
(3)記錄的實驗數(shù)據(jù)如下表.從表中數(shù)據(jù)可得透鏡焦距為cm,請在圖2方格紙上畫出像距與物距的關系圖象.
(4)小明得出探究結論后,又用上述器材做了一個實驗.把蠟燭放在光具座上的0刻線處,凸透鏡放在17cm刻線上,如圖1所示.移動光屏在a位置找到像,則可由所作圖象2得a位置大致在cm刻度處.
(5)小明把發(fā)光二極管組成的T字母(設“其實際大小即如題中字符尺寸”所示)代替蠟燭,在不移動圖1中各元件位置的情況下,光屏上所成像形狀是(在橫線上畫出所成像的大致形狀).
(6)小華提出疑問,當蠟燭成倒立的像時,左右是否也顛倒呢,小張說道,只要將T型燈管換成型燈管即可。
(7)港北物理興趣小組在此實驗基礎上又進一步探究了利用透明橡皮膜、注射器、乳膠管、止水夾等器材制成凹、凸形狀可改變的液體透鏡,并利用液體透鏡探究“光的折射”和“透鏡成像”,如圖所示.
首先在兩個透明玻璃長方體容器中充入蚊香煙霧,然后將水注入橡皮膜,制成液體透鏡,再將液體透鏡放置在兩個玻璃容器之間,如圖甲所示,讓光線沿圖示方向射入玻璃容器,經(jīng)透鏡折射后折射光線將(選填“偏離”或“偏向”)主光軸.如果此時再用注射器向橡皮膜注水,改變液體透鏡的凸起程度,
則折射光線偏折的程度(選填“會”/“不會”)改變.在玻璃容器中充入蚊香煙霧的目的是
(8)如圖乙所示,液體透鏡被安裝在光具座上,不斷改變液體透鏡凸起程度,調節(jié)蠟燭、光屏位置,使得每次在光屏上得到等大的像,發(fā)現(xiàn)隨著液體透鏡越凸,蠟燭和光屏的距離就越近,說明透鏡的凸起程度越大焦距(越大/不變/越。。
(9)有同學提出該種透鏡對光的會聚能力是否與液體的種類有關呢?請你幫助設計實驗,寫出簡易步驟,并判斷。
步驟 :
判斷 :

【答案】
(1)高度
(2)大于
(3)10,如下圖
(4)41
(5) (顯示出“倒立放大”就行)
(6)F(或L,或R,或E)(合理即可)。
(7)偏向;會;顯示光路
(8)越小。
(9)改變透鏡內(nèi)的液體種類,保持透鏡凸凹程度相同,測出不同種液體對應的焦距(f、f')(合理即可);若所測焦距相等(或f=f'),則和液體種類無關,相反則有關
【解析】(1)為使像成在光屏中央,應使蠟燭的焰心、透鏡的光心、光屏的中心在同一高度上,又叫“三心等高”。.(2)凸透鏡成像時,一焦內(nèi)外分虛實,那么凸透鏡成實像的條件是:物距大于焦距.(3)u=2f時,成倒立、等大的實像, v =2f, u =v。 從表中數(shù)據(jù)可得透鏡焦距為10cm;描點連線即可得像距與物距的關系圖象。(4)把蠟燭放在光具座上的0刻線處,凸透鏡放在17cm刻線上,則u=17cm。由所作圖象2可知,當u=17cm時,v =24cm。得a位置大致在17cm +24cm =41cm刻度處.(5)當u=17cm時, f﹤u﹤2f,成倒立、放大的實像,v﹥2f,U﹤v 。(6)只要能顯示左右顛倒燈管即可(7)由于光從水或其它介質斜射入空氣中時,折射光線遠離法線,折射角大于入射角,則液體透鏡與玻璃透鏡對光的作用相同,讓光線沿圖示方向射入玻璃容器,經(jīng)透鏡折射后折射光線將偏向主光軸.如果此時再用注射器向橡皮膜注水,改變液體透鏡的凸起程度,則折射光線偏折的程度會改變,折光能力變強.在玻璃容器中充入蚊香煙霧的目的是利用漫反射顯示光路.(8)在光屏上得到等大的像時,u =v=2f,發(fā)現(xiàn)隨著液體透鏡越凸,蠟燭和光屏的距離就越近,說明透鏡的凸起程度越大焦距越小。(9)應利用控制變量法,改變透鏡內(nèi)的液體種類,保持透鏡凸凹程度相同,測出不同種液體對應的焦距(f、f')。若所測焦距相等(或f=f'),則和液體種類無關,相反則有關。

練習冊系列答案
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(1)實驗時,當看到水中有大量氣泡不斷上升、變大,到水面破裂開來,里面的__________散發(fā)到空氣中,就表明水____了。

(2)分析圖乙可知,小華將水加熱至沸騰 的時間明顯較長,可能的原因有________、____

(3)小明在第9分鐘撤掉酒精燈后,發(fā)現(xiàn)有一段時間水溫依然保持不變,如圖乙所示,這段時間內(nèi)燒杯底部的溫度_____(選填“高于”、“等于”或“低于”)杯內(nèi)水的溫度,原因是_______________________。

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(1)A點與光屏在水中所成的像是像(選填“虛”或“實”);
(2)A點與水面相距3m,則A與它在水中的像A′之間的距離為m;
(3)若光斑B向右移動了1m,說明水位(選填“上升”或“下降”)了m.

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(2)小明選擇好凸透鏡后在光具座上進行實驗:

①為測量凸透鏡焦距,他讓一束平行光正對射向該透鏡,須調節(jié)光屏位置直到在屏上得到一個 的光斑.圖甲是調節(jié)完成的狀態(tài),該透鏡的焦距f= cm;
②小明按圖乙組裝好實驗裝置。在只移動透鏡的情況下,他發(fā)現(xiàn)都不能在光屏上成清晰的像。由此,你猜想造成上述現(xiàn)象的原因是 ;
③如圖丙所示,蠟燭在光具座上A處時,可在B處的光屏上成一清晰的像,所成像為 的實像.若把蠟燭從A處向左移動距離s到C,為在光屏上再次成清晰的像,則他應將光屏向 (選填“左”或“右”)移動。
(3)小明和其他同學繼續(xù)利用凸透鏡和蠟燭進行成像實驗.從各組匯報數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn),當物距均為20.0cm時,有兩個小組所測像距分別為16.0cm、24.0cm,與理論像距20cm相比偏差較大.若不是因為長度測量方法錯誤和測量誤差導致的,請分析出現(xiàn)這種情況的原因:

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