Question

2．小华在“探究凸透镜成像规律的实验”中发现像高与像距、物距之间有一定的关系，为了进一步探究，进行如下实验．

（1）实验开始前，首先在光具座上依次安装蜡烛、凸透镜和光屏并进行调节，使它们的中心在同一高度．但小华点燃蜡烛后调节光屏，发现像的位置如图所示，于是他向上调节凸透镜，使像成在光屏的中央．
（2）下表是小华同学实验时记录的几组数据：

实验次数	物距u/cm	像距v/cm	物高L/cm	像高h/cm
1	35	14	5	2
2	30	15	5	2.5
3	20	20	5	5
4	15	30	5	10
5	12	60	5	25

①该凸透镜的焦距为10cm．
②从表中的数据可以看出，当像距小于物距时，像高与物高的比值小于1；当像距大于物距时，像高与物高的比值大于1（选填“大于”或“小于”）．
③小华通过进一步分析实验数据又得出了像高与物高的比值和像距与物距之间的具体关系．他的结论是像高与物高的比值和像距与物距的比值相等
（3）当物距为5cm时，小华无论如何移动光屏，均无法得到像．他透过凸透镜往左看，看到一个正立、放大的虚像，其成像性质与放大镜（填“照相机”、“投影仪”、“放大镜”）所成像的性质相同．无意中，小华透过凸透镜往右看，也看到了如图丙的一个像，请问这个像的形成原理是光的反射．

Answer 1

分析 （1）在实验中，为使像能成在光屏的中心，应调整烛焰、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度；根据过光心不改变方向，判断透镜的移动方向
（2）①根据凸透镜成像规律中的物距等于2倍焦距时，成倒立等大的实像，可求得其焦距．
②根据当像距小于物距时，像高与物高的比值可得出结论；同理，根据当像距大于物距时，像高与物高的比值可得出结论．
③根据4次试验中像高与物高的比值和像距与物距之间的具体关系，可得出结论．
（3）当u＜f时，成正立、放大的虚像．利用其可制成放大镜．根据平面镜成像分析．

解答 解：（1）点燃蜡烛后，调节凸透镜和光屏的高度，使它们的中心与烛焰中心大致在同一高度．其目的是使像成在光屏的中央；由图可知，此时像呈现在了光屏的下方，应向上移动凸透镜；
（2）①由表中第3次实验的数据，物距等于像距，物像等大，可知，此时u=2f=20cm．则f=10cm．即该凸透镜的焦距为10cm．
②因1、2次实验中像距小于物距，则$\frac{2}{5}$＜1，$\frac{2.5}{5}$＜1，所以当像距小于物距时，像高与物高的比值小于1；
同理当像距大于物距时，$\frac{30}{15}$=2＞1，$\frac{60}{12}$=5＞1，所以，当像距大于物距时，像高与物高的比值都大于1．
③第1次实验中像高与物高的比值：$\frac{2}{5}$，像距与物距的比值：$\frac{14}{35}$=$\frac{2}{5}$，
2次实验中像高与物高的比值：$\frac{2.5}{5}$=$\frac{1}{2}$，像距与物距的比值：$\frac{15}{30}$=$\frac{1}{2}$，
3次实验中像高与物高的比值为1；像距与物距的比值也是1，
4次实验中像高与物高的比值：$\frac{10}{5}$=2，像距与物距的比值也是2，
5次实验中像高与物高的比值为5：像距与物距的比值也是5，则由此可得出结论：像高与物高的比值和像距与物距的比值相等．
（3）当物距为5cm时，凸透镜成的是正立、放大的虚像，虚像不能被光屏接收；其应用是放大镜；无意中，小华透过凸透镜往右看，也看到了如图丙的一个像，这个像是蜡烛通过透镜的表面反射所成的虚像．
故答案为：（1）同一高度；上；（2）①10；②大于；③像高与物高的比值和像距与物距的比值相等；（3）正立；放大；虚像；放大镜；光的反射．

点评 此题是探究凸透镜成像规律，其中首先根据表中信息找出该透镜的焦距，其次是根据实验数据分析像高与物高的比值和像距与物距之间的具体关系，这些都是在锻炼学生处理信息的能力，比起一问一答的题型，有一定的实际意义，因此，此类题型受到中考的青睐．