Question

小明同学用凸透镜、蜡烛、光屏和光具座等器材完成“探究凸透镜成像规律”的实验．
（1）为了测出凸透镜的焦距，小明将凸透镜正对太阳光，用一个光屏在透镜的另一侧移动，直到光屏上得到一个最小最亮的光斑，这说明凸透镜对光线有______作用，测出光斑到凸透镜的距离为10cm，则该透镜的焦距为______cm．
（2）小明将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛后，无论怎样移动光屏都不能在光屏上得到像，请你指出其中一条可能的原因：______．
（3）重新调整后，将蜡烛放在下图中的A位置上，光屏在B位置上，为了找到清晰的像，应将光屏向______（填“左”或“右”）移动．
（4）依次改变蜡烛的位置，移动光屏，直到找到清晰的像．记录的数据如下表．

次数	1	2	3	4	5	6
物距（cm）	40	35	30	25	20	15
像距（cm）	13.5	14	15	16.7	20	30

①在1-4次实验中，所成的像为倒立、______的实像．在照相机和投影仪中，成像情况与此类似的是______．
②第6次的像比第5次的______（填“大”或“小”）．
（5）将蜡烛放在上图中的C点，观察到烛焰的正立、放大的虚像后，若希望看到更大的虚像，应将蜡烛向______（填“左”或“右”）移动．
（6）小明还想知道蜡烛火焰与光屏上成的像是否左右颠倒．请你帮他设计实验．
你的设计方法是：______．
（7）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”）
（8）由于蜡烛的燃烧，烛焰的高度逐渐降低，烛焰在光屏上的像将会少许偏向光屏的______
方（选填“上”或“下”）．要使像继续成在光屏中央，可将凸透镜适当向______（填“上”或“下”）调节．

Answer 1

解：（1）凸透镜对光线有会聚作用．
平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚在主光轴上一点，这点的凸透镜的焦点，焦点到光心的距离是凸透镜的焦距，所以凸透镜的焦距是10cm．
（2）无论怎样移动光屏都不能在光屏上得到像，可能是蜡烛在凸透镜一倍焦距以内，可能在凸透镜焦点上，可能光屏、凸透镜和烛焰的中心不在同一高度上，可能光具座的长度小于凸透镜的4倍焦距．
（3）将蜡烛放在下图中的A位置上，物距大于二倍焦距，像距要在一倍焦距和二倍焦距之间，所以光屏要向左移动到60cm到70cm刻度线之间．
（4）①由表格数据知，1-4次实验中，物距大于像距，成倒立缩小的实像，应用于照相机．
②第6次比第5次实验，物距减小，像距变大，像变大．
（5）若希望看到更大的虚像，应将蜡烛向左远离凸透镜．
（6）小明还想知道蜡烛火焰与光屏上成的像是否左右颠倒，可以在烛焰的一侧插上一个大头针，通过观察大头针的位置，可以判断像左右是否颠倒．
（7）遮住凸透镜的上半部，物体上任一点射向凸透镜的下半部，经凸透镜折射后，照样能会聚成像，像的大小不发生变化，折射光线减少，会聚成的像变暗．
（8）由于蜡烛的燃烧，烛焰的高度逐渐降低，根据光线过光心不改变方向，所以像会向上移动；要使像继续成在光屏中央，根据光线过光心不改变方向，可将凸透镜适当向下移动．
故答案为：（1）会聚；10；（2）蜡烛在凸透镜焦点上（答案不唯一）；（3）左；（4）①缩小；照相机；②大；（5）左；（6）在烛焰的一侧插上一个大头针；（7）完整的像；（8）上；下．
分析：（1）凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用．
根据凸透镜焦点和焦距的定义进行判断．
（2）若光屏上没有像，可能是因为物距小于焦距，成了虚像，不能成在光屏上．
有可能光屏、凸透镜和烛焰的中心不在同一高度上，像无法成在光屏上．
有可能物体在焦点上，不能成像．可能是光具座的长度小于凸透镜的4倍焦距，像成在光屏以外的位置上．
（3）凸透镜成像的四种情况：
u＞2f，成倒立、缩小的实像，2f＞v＞f． u=2f，成倒立、等大的实像，v=2f
2f＞u＞f，成倒立、放大的实像，v＞2f．
u＜f，成正立、放大的虚像．
（4）①凸透镜成实像时，物距大于像距，成倒立缩小的实像，应用于照相机；物距等于像距时，成倒立等大的实像，一般用来测量凸透镜的焦距；物距小于像距时，成倒立放大的实像，应用于投影仪．
②凸透镜成实像时，物距减小，像距变大，像变大．
（5）凸透镜成虚像时，物距增大，像距变大，像变大．
（6）在蜡烛的一侧插上一个标记．
（7）物体有无数点组成，物体上任一点射向凸透镜有无数条光线，经凸透镜折射后，有无数条折射光线会聚成该点的像．
当遮住凸透镜的一部分，还有另外的部分光线，经凸透镜折射会聚成像． （8）根据光线过光心不改变方向进行判断．
点评：（1）凸透镜成实像时，无论遮住凸透镜的上部、下部、中间，都不能改变像的大小，但是像变暗，凸透镜遮住的越多，像越暗．
（2）本题基本上包括了凸透镜成像的各种情况，综合性很强．