Question

3．做“探究凸透镜成像规律”的实验时：

（1）小聪同学先将凸透镜对着太阳光，调整凸透镜和白纸的距离，直到太阳光在白纸上会聚成一个最小、最亮的点，如图1，这一操作的目的是测量凸透镜的焦距．
（2）把凸透镜、蜡烛、光屏安装在光具座上后，要调节只者的高度，使它们的中心大致在同一高度上，其目的是．在调整过程中，由于烛焰的高度不合适，在光屏上得到如图2所示不完整的像，要想得到蜡烛火焰完整的像，应将蜡烛向上调节．
（3）实验中，当蜡烛、凸透镜、光屏的位置如图3时，在光屏上恰好出现一个清晰、等大的像，由此可知，该凸透镜的焦距等于10cm；要使烛焰经凸透镜成倒立、放大的像，在保持图示凸透镜位置不变的条件下，应当使蜡烛在光具座上30～40cm刻度之间的范围内移动．

Answer 1

分析 （1）要解决此题，首先要掌握焦点和焦距的概念：平行于主光轴的光线会聚于一点，此点为凸透镜的焦点．由焦点到凸透镜光心的距离叫做焦距，粗略测量薄透镜的焦距时，可以测出从焦点到凸透镜的距离即可．
（2）要解决此题，需要知道凸透镜成的是倒立的实像，若物体向下移动，则像向上移动．
（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．

解答 解：（1）在探究凸透镜成像规律的实验中，需要知道凸透镜的焦距．
太阳光在白纸上会聚成的最小、最亮的点，是凸透镜的焦点．测出焦点到凸透镜的距离，便为凸透镜的焦距．所以王聪同学这样做是为了测量焦距．
（2）由图知，烛焰的像比较靠上，由于凸透镜成倒立的实像，所以一定是蜡烛太靠下的缘故，所以应将蜡烛向上调节．
（3）光屏上恰好出现一个清晰、等大的像，此时满足u=2f的条件，物距u=50cm-30cm=20cm，即凸透镜的焦距u=10cm；
使烛焰经凸透镜成倒立、放大的像的条件是2f＞u＞f，即烛焰应在一倍焦距50cm-10cm=40cm处于二倍焦距50cm-20cm=30cm之间．
故答案为：（1）测量凸透镜的焦距；（2）上；（3）10；30～40．

点评 此题主要考查了凸透镜焦距的测量方法，关键是掌握焦点和焦距的概念．同时考查了实验过程中经常出现的问题，关键是理解成倒立实像的含义．还考查了投影仪的制作原理．一定要熟练掌握凸透镜成像的规律及其应用．