Question

在“验证凸透镜成像规律”的实验中：

（1）在实验前，应首先观察并记下凸透镜的______．
（2）在如图所示的实验装置中A是光具座，B是光屏，C是蜡烛，D是凸透镜．在组装和调试实验装置时，应使凸透镜和光屏的中心跟烛焰的中心大致在______．
（3）当调整好凸透镜的位置，使物距大于凸透镜的两倍焦距后，要移动光屏找像．在移动过程中，眼睛要注意观察______．
（4）在归纳实验结果时，要将从光具座上读出的物距和像距的值分别跟凸透镜的______相比较，并记录相应的成像情况．
（5）如果烛焰在光屏上成清晰的像，这个像是______像（选填“虚”或“实”）．当烛焰在凸透镜的焦点以内时，应从______（选填“光屏”或“烛焰”）一侧透过凸透镜观察像．
（6）如果凸透镜焦距为10厘米，为了找到像的位置，光屏应在光具座的______厘米刻度范围内移动（选填“60～70”或“大于70”）；保持透镜位置不变，当蜡烛在45厘米刻度处时，移动光屏，______在光屏上成像（选填“能”或“不能”）．
（7）为进一步找出凸透镜成像实像时，像距、物距及成像大小之间的关系，某同学用焦距f=10厘米的凸透镜和3厘长的发光管，进行多次实验，测得物距、像距和成像的大小，填入下表中．
表：

实验次数	物距u（厘米）	像距v（厘米）	光屏上成像长度（厘米）
1	12	60.0	15.0
2	15	30.0	6
3	30	15	1.5
4	35	14	1.2

（A） 分析表中______的数据可知，同一凸透镜成像实像时，像距随物距的增大而减小．
（B） 分析表中第二列和第四列的数据，凸透镜成像实像时，光屏上成像长度和物距之间的关系，可得出初步结论是：______．
（C） 该同学还想进一步研究凸透镜成像实像时，成像大小与凸透镜焦距之间的关系，除了能完成上面实验的器材之外，还需要增加的实验器材是______，测量时，所预设的数据应满足的条件是______．

Answer 1

【答案】分析：（1）做凸透镜成像实验时，请先确定其焦距；
（2）为使像能完整成在光屏的中心，必须使烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度上．
（3）实像可以呈现在光屏上，凸透镜成实像时，眼睛要观察光屏；
（4）在凸透镜成像规律中，物体和像到凸透镜的距离的大小都是与焦距相比较的，进而确定出2倍焦距以外、1倍焦距和2倍焦距之间或1倍焦距以内的成像特点；
（5）实像都能成在光屏上，而虚像不能成在光屏上；
（6）要解决此题，需要掌握凸透镜成像的规律，知道当物距处于1倍和2倍焦距之间时，成倒立放大的实像，此时像距大于2倍焦距．同时知道当物距小于焦距时，成正立、放大的虚像，虚像不能成在光屏上．
（7）A、分析表中的四次实验数据中物距和像距的变化关系即可判断规律；
B、分析比较第二列和第四列的物距和像大小的变化规律即可判断；
C、由于想探究成像大小与凸透镜焦距之间的关系，所以除了能完成上面实验的器材之外，还需要增加的实验器材是焦距不同的凸透镜；而且由于研究凸透镜成像实像时的情况，所以测量时，所预设的数据应满足：物距必须都要大于凸透镜的焦距．
解答：解：（1）在探究凸透镜成像规律时，实验前，应首先观察并记下凸透镜的焦距；
（2）在组装和调试实验装置时，为了使得像成在光屏的中央，所以应使凸透镜和光屏的中心跟烛焰的中心大致在同一高度；
（3）当调整好凸透镜的位置，使物距大于凸透镜的两倍焦距后，凸透镜成实像，光屏能承接到像，所以眼睛要观察光屏；
（4）在凸透镜成像规律中，物体和像到凸透镜的距离的大小都是与焦距相比较的，进而确定出2倍焦距以外、1倍焦距和2倍焦距之间或1倍焦距以内的成像特点；
（5）据实像和虚像的特点可知，如果烛焰在光屏上成清晰的像，这个像是实像；当烛焰在凸透镜的焦点以内时，成的是虚像，故应从光屏一侧透过凸透镜观察像；
（6）根据已知得f=10cm，由图知，物距u=45cm，处于2倍焦距以外，所以成倒立、缩小的实像，此时像距处于1倍焦距和2倍焦距之间．所以光屏的位置应大于60～70cm．当蜡烛在45cm刻度处时，物距为5cm，小于1倍焦距，所以此时成虚像，不能成在光屏上．
（7）A、分析表中1、2、3、4中的物距和像距的数据可知，同一凸透镜成像实像时，像距随物距的增大而减小；
B、分析表中第二列和第四列的数据，凸透镜成像实像时，光屏上成像长度和物距之间的关系，可得出初步结论是：物距越大，像距越小，所成的像就越小；
C、由于想探究成像大小与凸透镜焦距之间的关系，所以除了能完成上面实验的器材之外，还需要增加的实验器材是焦距不同的凸透镜；而且由于研究凸透镜成像实像时的情况，所以测量时，所预设的数据应满足：物距必须都要大于凸透镜的焦距．
故答案为：（1）焦距；（2）同一高度；（3）光屏；（4）焦距；（5）实；光屏；（6）60～70；不能；（7）（A）1234；（B）物距越大，像距越小，所成的像就越小；（C）焦距不同的凸透镜；物距必须都要大于凸透镜的焦距．
点评：关于凸透镜成像的规律中，共涉及四个方面的内容：①物距与焦距的关系；②成像的性质；③像距与焦距的关系；④具体的应用．一般情况下，只要告诉其中的一条，就可以确定另外三方面的内容．