Question

小华同学用如图1所示的装置“探究凸透镜成像规律”．

（1）调节烛焰、凸透镜和光屏，使它们的中心大致在同一高度，其目的是______．
（2）实验时先固定蜡烛和凸透镜的位置，发现无论怎样移动光屏，都得不到烛焰的像，可能的原因是______（写出一种即可）
（3）若遮住凸透镜的下半部分，则烛焰在光屏上的成像情况是______（选填“完整的像”、“一半的像”或“无法成像”）．
（4）5分钟后，小华发现蜡烛燃烧变短，像没有成在光屏中央，他应将光屏向______（选填“上”或“下”）移动．
（5）小华记录的实验数据如下表．请在图2方格纸上画出像距与物距的关系图象．我们可以判断，小华所用的凸透镜焦距为______ cm．

物距u/cm	14	16	18	20	22	24	26
像距v/cm	35	27	22	20	18	17	16

Answer 1

解：（1）调节烛焰、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度，其目的是使像能成在光屏的中央位置．
（2）无论怎样移动光屏，都得不到烛焰的像的原因可能有：
①物体此时距透镜的距离有可能恰好为一倍焦距，此时物体不成像．所以光屏上没有清晰的像．
②物体此时距透镜的距离有可能小于一倍焦距，物体成的是正立放大的虚像，由于虚像不是由实际光线会聚而成，所以光屏上也不会有清晰的像．
③物体此时的距离即使大于一倍焦距，成实像，若蜡烛、凸透镜、光屏的中心不在同一高度上，此时光屏上也不会有清晰的像．
（3）凸透镜成实像时，所有透过透镜的光会聚到光屏上成像，当将透镜的下半部分挡住后，整个物体发出的光虽有一部分被挡住，但总会有一部分光通过上半部分凸透镜而会聚成像，因此，像与原来相同，还是完整的像；只是由于透镜的一半被遮住，因此折射出的光线与原来相比减少了一半，亮度会减弱．
（4）如果蜡烛变短，根据凸透镜成像原理可知光屏上的像将向上移动，因此应将光屏向上移动；
（5）找出每组数据对应的点，然后用平滑的线把点连起来，如下图所示：

由表格中数据可知，物体在20cm时，像成在20cm处，此时成等大、倒立的实像，物体放在二倍焦距处，即20cm=2f，所以此透镜的焦距f=10cm．
故答案为：（1）使像成在光屏中央；（2）蜡烛火焰中心、光屏中心与透镜中心不在同一高度；（3）完整的像；（4）上；（5）图象见上图；10．
分析：（1）探究凸透镜成像的实验时，在桌面上依次放蜡烛、凸透镜、光屏，三者在同一条直线上，三者的中心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中心．
（2）在光屏上得不到清晰像的可能有多种：物体是否成像；若成像，是否成的是实像；即使成的是实像，三者的中心是否在同一高度．从以上几个方面考虑去解决此题．
（3）要解决此题需要掌握凸透镜成像的成因．凸透镜成像属于光的折射现象，物体发出的光线经凸透镜折射后，会聚在凸透镜另一侧的光屏上，形成物体的实像；如果不遮住凸透镜的下半部分，透过的光多，像就亮；遮住凸透镜的下半部分，透过的光少，像就暗．
（4）如果蜡烛变短，根据凸透镜成倒立的实像原理可知，若成的像靠近光屏的上方，可以相对于凸透镜向上移动蜡烛，即向上移动蜡烛或向下移动凸透镜，使成的像向下移动．或者直接向上移动光屏．这样都可以使像成在光屏的中央．
（5）在坐标上找到每组像距、物距对应的点，然后用线连点即可；根据表格中的物距为20cm和像距为20cm，可得出此透镜的焦距f=10cm．
点评：此题主要考查凸透镜成像实验，在实验时首先要调整三者的中心在同一高度上，光屏上没有清晰的像，并不一定不成实像，有可能成的实像没有成在光屏上，要注意这个细节．要对凸透镜成像规律中的物距和像距熟练掌握才能分析出凸透镜焦距的大小．