Question

8．在“驗證凸透鏡成像規(guī)律”實驗中，某小組同學利用焦距為10 厘米的凸透鏡、高為3厘米的發(fā)光體，光屏和光具座進行實驗，將測得的物距u、像距v 以及所成像的高L_像分別記錄在下表中．在驗證得到凸透鏡成像的初步規(guī)律后，為了進一步研究，他們進行適量的運算，將結果分別記錄在下表的后兩列中．

實驗序號	物距u（厘米）	像距v（厘米）	像高L像（厘米）	像距與物距之比（v/u）	物距與像距之和（u+v）（厘米）
1	60.0	12.0	0.60	0.20	72.0
2	50.0	12.5	0.75	0.25	62.5
3	30.0	15.0	1.50	0.50	45.0
4	18.0	22.5	3.75	1.25	40.5
5	16.0	26.7	5.00	1.67	42.7
6	14.0	35.0	7.50	2.50	49.0

（1）實驗時，應調(diào)節(jié)發(fā)光體、凸透鏡、光屏，使它們的中心大致在同一高度；若某小組的凸透鏡有點破損，則成的像是完整（選填“完整”或“不完整”）；
（2）分析實驗1、2、3的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)當物距u大于2倍焦距時，像距v位置在f和2f范圍；此時，凸透鏡成縮小（選填“放大”、“縮小”或“等大”）的實像；分析實驗4、5、6的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，當物距u大于1倍焦距小于2倍焦距時，物距u越大，物距與像距之和v+u越大（選填“大”或“小”）；
（3）分析實驗序號1-6 的數(shù)據(jù)，比較像高L_像與v/u 的變化情況，可得出它們的初步關系是：凸透鏡成像時，同一發(fā)光體像高L_高與$\frac{v}{u}$成正比．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律的實驗要求，必須將燭焰、凸透鏡、光屏三者的中心放在同一高度上，為了使像呈在光屏的中心；如果凸透鏡的口徑大，透過的光多，像就亮；由于不慎將透鏡的上沿摔掉一塊，口徑小，透過的光少，像就暗．
（2）分析實驗1、2、3的數(shù)據(jù)可知像距的取值范圍；根據(jù)像高與物高的關系分析像的性質(zhì)；根據(jù)表格中u的取值范圍分析v+u的變化；
（3）根據(jù)像的高度和$\frac{v}{u}$及分析．

解答 解：（1）實驗時，蠟燭、凸透鏡、光屏依次安裝在光具座上，使燭焰中心、凸透鏡光心、光屏中心調(diào)整到同一高度，其目的是使像呈在光屏的中央位置．便于觀察像的性質(zhì)；凸透鏡有點破損時，只是去掉了該點發(fā)出的成像光線的一部分，通過凸透鏡的下部的那部分光線仍能成像在光屏上，所以成像的性質(zhì)不變，由于通過的光在減少，所以像的亮度變暗；
（2）凸透鏡的焦距為10cm，二倍焦距為20cm；分析實驗1、2、3的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)當物距u大于2倍焦距時，像距v位置在f和2f之間；物體的高度為3cm，像的高度都小于3cm，成的是縮小的實像；
分析實驗4、5、6的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，當物距u大于1倍焦距小于2倍焦距時，物距u越大，物距與像距之和v+u越�。�
（3）由表格中的信息可知，當像高變?yōu)樵瓉淼膸妆稌r，像距與物距之比也會變?yōu)樵瓉淼膸妆�，即同一發(fā)光體像高L_高與$\frac{v}{u}$成正比．
故答案為：（1）同一高度；完整；（2）f；2f；縮小； 大；（3）同一發(fā)光體像高L_高與$\frac{v}{u}$成正比．

點評 凸透鏡成像的三種情況和凸透鏡成實像時，物距減小，像距增大，像增大，這兩個知識點是凸透鏡成像習題的重要依據(jù)，一定要正確理解記憶．