Question

4．在探究凸透鏡成像規(guī)律時(shí)，小明用9個(gè)紅色的發(fā)光二極管按“F”字樣鑲嵌排列在白色方格板上替代蠟燭作為光源，又用同樣的白色方格板做成光屏，實(shí)驗(yàn)使用的凸透鏡焦距為10cm，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示．
（1）該小組在探究實(shí)驗(yàn)時(shí)，不小心將透鏡掉在地上碎成三塊．他們不知道碎鏡片的焦距是否與原透鏡相等，于是選取其中一塊鏡片，準(zhǔn)備測(cè)量其焦距．
A、請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)，測(cè)量所選鏡片的焦距．所用的主要器材有平行光源、光屏、刻度尺；在圖2中虛線框內(nèi)畫出你所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)示意圖．（圖中鏡片已畫出）
B、測(cè)量后，發(fā)現(xiàn)這塊鏡片的焦距與原透鏡相等，由此他們得出“每塊鏡片的焦距都與原透鏡相等”的結(jié)論．他們這種推斷方法存在的主要問(wèn)題是只測(cè)一塊鏡片焦距具有偶然性．
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先調(diào)節(jié)光源、凸透鏡和光屏的高度，使它們的中心大致在同一高度上，其目的是使像成在光屏中央．凸透鏡固定在光具座零刻度線上，小明將光源移至40cm時(shí)，在光屏上出現(xiàn)倒立、縮小的實(shí)（選填“實(shí)”或“虛”）像．
（3）同學(xué)們對(duì)小明使用的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行如下評(píng)價(jià)，其中錯(cuò)誤的是D
A．與燭焰相比，實(shí)驗(yàn)使用的光源不會(huì)晃動(dòng)，光屏上所成的像比較穩(wěn)定
B．光源鑲嵌在白色方格板上，用同樣的白色方格板做光屏，便于比較像與物的大小
C．零刻度線刻在光具座標(biāo)尺的中央，可直接測(cè)出物距和像距
D．若凸透鏡的焦距未知，則利用此實(shí)驗(yàn)裝置不能測(cè)量凸透鏡的焦距
（4）光源“F”放在15cm處，其大小如圖3所示，凸透鏡固定在光具座零刻度線上．如果用已經(jīng)破碎的上半部分凸透鏡做實(shí)驗(yàn)，則光屏上所成的像是圖4中的C．

Answer 1

分析 （1）A、凸透鏡對(duì)平行光有會(huì)聚作用，平行光通過(guò)凸透鏡折射后會(huì)聚于凸透鏡的焦點(diǎn)．據(jù)此選擇實(shí)驗(yàn)器材；B、要使實(shí)驗(yàn)的結(jié)論具有代表性應(yīng)多做幾次實(shí)驗(yàn)．
（2）探究凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)時(shí)，在桌面上依次放蠟燭、凸透鏡、光屏，三者在同一條直線上，三者的中心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中心；根據(jù)物距和焦距的關(guān)系，利用凸透鏡成像規(guī)律進(jìn)行解答．
（3）①用紅色的發(fā)光二極管按“F”字樣鑲嵌排列在白色的板上代替蠟燭作光源，光源不晃動(dòng)，像比較穩(wěn)定．便于觀察像的清晰程度．
②光源鑲嵌在白色方格板上，用同樣的白色方格板做光屏，有小方格便于比較物像大小關(guān)系．
③像和物到凸透鏡的距離分別為像距和物距，若將凸透鏡放在0刻線處，可以從光具座直接讀出像距和物距的大�。�
④測(cè)量焦距的方法：根據(jù)焦距的定義，讓平行光照射凸透鏡，會(huì)聚到焦點(diǎn)，由焦點(diǎn)到凸透鏡的距離就是焦距．凸透鏡成像時(shí)，像與物上下左右是互換的，f＜u＜2f時(shí)，成倒立放大的實(shí)像．
（4）凸透鏡成像時(shí)，像與物上下左右是互換的，f＜u＜2f時(shí)，成倒立放大的實(shí)像．

解答 解：（1）A、所用的主要器材有平行光源，光屏，刻度尺，光屏便于找到焦點(diǎn)，刻度尺測(cè)出焦距；B、一次實(shí)驗(yàn)的偶然性較大多做幾次實(shí)驗(yàn)才具代表性；
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先調(diào)節(jié)光源、凸透鏡和光屏的高度，使它們的中心大致在同一高度上，是為了使像成在光屏中央；
凸透鏡焦距為10cm，光源移至40cm時(shí)，u＞2f，成倒立、縮小的實(shí)像；
（3）A、發(fā)光二極管作為光源與燭焰相比，像更穩(wěn)定，所以A正確，不符合題意；
B、用同樣的白色方格板做光屏，便于比較像與物的大小，B說(shuō)法正確，不符合題意；
C、零刻度線刻在光具座標(biāo)尺的中央，這樣可以直接從光具座讀出測(cè)出物距和像距，C說(shuō)法正確，不符合題意；
D、若凸透鏡的焦距未知，可調(diào)節(jié)物距及像距，當(dāng)成等大的實(shí)像時(shí)，物距便等于2倍焦距，這樣可以測(cè)出凸透鏡的焦距，所以D說(shuō)法錯(cuò)誤，符合題意；
故選D．
（4）光源“F”放在15cm處，物距處于一倍和二倍焦距之間，成倒立放大的實(shí)像，上下、左右都倒立，用凸透鏡的一部分進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，只能影響像的亮暗，不影響像的性質(zhì)；
故選C．
故答案為：（1）A、平行光源、光屏、刻度尺，實(shí)驗(yàn)示意圖如下圖所示：

B、只測(cè)一塊鏡片焦距具有偶然性；（2）使像成在光屏中央；實(shí)；（3）D；（4）C．

點(diǎn)評(píng) 此題是探究凸透鏡成像的規(guī)律，主要考查了實(shí)驗(yàn)的探究過(guò)程及成像規(guī)律的應(yīng)用．此題看似復(fù)雜，其實(shí)只要用心，仔細(xì)審題，并不難．