1.
在研究小孔成像综合实践活动中,小明同学用易拉罐做小孔成像实验,他在空易拉罐底部的中央,用钉子戳一个小孔,将易拉罐的顶部剪去后,蒙上一层半透明塑料薄膜.
(1)小明把易拉罐正对着点燃的蜡烛(如右上图所示),则在半透明纸上会看到蜡烛的倒立(正立/倒立)的像.该实验应该在较暗(亮/暗)的环境下进行.
(2)小明实验时发现小孔成像的大小会变化,于是他设计实验探究小孔所成像的大小与哪些因素有关.他猜想所成像的大小可能与蜡烛到小孔的距离、物体的高度以及像到小孔的距离有关.于是他用同一支蜡烛实验,且保持蜡烛到小孔的距离不变,在多次改变小孔到半透明纸之间的距离时,他测出了像的高度(见下表).
小孔到半透明纸的距离s/cm | 2.0 | 4.0 | 6.0 | 8.0 | 10.0 |
像的高度h/cm | 1.0 | 2.0 | 3.0 | 4.0 | 5.0 |
①从上表中数据可以看出:当蜡烛和小孔的距离保持不变时,半透明纸离小孔越远,所成的像越大.
②通过实验,小明得到了正确的结论后很高兴.但他又想,像的大小会不会跟蜡烛离小孔的距离有关呢?在设计这个实验时小明应注意控制物体的高度、小孔到半透明纸的距离不变.
③小明发现小孔会成上下颠倒的像,他想小孔成的像会不会左右也相反呢?为了验证这个说法,他准备制作一个LED灯组作为物体进行研究,下列关于LED灯组制作形状的选择最适合的是D(A/B/C/D).
(3)在活动中,与小明同在一个活动小组的同学提出了一个现象:在树荫下玩耍时发现地上有许多圆形和非圆形的光斑.大家分析认为树叶间有缝隙,相当于小孔,阳光透过小孔成的是太阳的像,应该是圆形的,怎么会出现非圆形的呢?经过思考小星猜想;非圆形的光斑可能是由于小孔太大造成的;小明猜想:非圆形的光斑可能是由于小孔离地面太近造成的.为此他们又进行了下列实验:(一)在卡片纸上挖一方形小孔,在地面上放一白纸作为光屏;让太阳光穿过小孔,移动卡片纸,在光屏上形成圆形光斑,测出卡片纸离光屏的距离为s;(二)让卡片纸逐渐靠近光屏,发现像由圆形慢慢变成方形;(三)保持卡片纸离光屏的距离s不变,逐渐增大方形孔,发现像由圆形慢慢变成方形.
①通过以上探究证实了两人(小星/小明/两人)的猜想是正确的.
②小明通过进一步实验发现:当小方孔的边长一定时,若卡片纸到地面的距离大于某一个值(通常称为临界值)时,光斑是圆形;而当卡片纸到地面的距离小于临界值时,光斑开始变成方形,且通过实验收集了下表所示数据.通过数据分析可知:临界值s和小方孔的边长a之间的数量关系为s=(200)a
2,由此可知,如果小方孔的边长为2.0cm,则卡片纸到地面的距离至少为800cm时才能看到圆形的光斑.
小方孔的边长a/cm | 0.2 | 0.4 | 0.6 | 0.8 |
临界值s/cm | 8 | 32 | 72 | 128 |