Question

【題目】實驗小組的同學利用凸透鏡，配合其它器材，通過合作完成了相關(guān)探究．

（1）鑒別：桌上有凸透鏡和凹透鏡，請設(shè)計一種不影響透鏡清晰度的簡捷方法挑選出凸透鏡.

操作方法________________________；

判斷依據(jù)___________________________.

（2）測焦距：

陽光明媚，同學們來到教室外面，太陽光通過凸透鏡在墻上出現(xiàn)了一個橢圓形的光斑，然后移動透鏡直到光斑最小時，測出光斑到凸透鏡鏡面的垂直距離，得出該凸透鏡的焦距.在匯報時，老師指出他們測的這個距離并不是凸透鏡的焦距，請你幫他們分析實驗失敗的兩個原因：

一是______________________；

二是_____________________.

于是他們調(diào)整了實驗方案，如圖所示，重新測出了凸透鏡的焦距為_______cm.

（3）探討“凸透鏡的成像規(guī)律”：

①儀器的安裝

將蠟燭、凸透鏡和光屏依次安裝在光具座上，_______（點燃\不點燃）蠟燭，調(diào)節(jié)高度，使_______和光屏的中心位于凸透鏡的主光軸上，目的是___________________；實驗中他們發(fā)現(xiàn)光屏上的像偏下,那么應(yīng)該把凸透鏡向_________(上\下)調(diào)節(jié).

②找清晰的像

實驗成敗的關(guān)鍵是能否在光屏上呈現(xiàn)燭焰清晰的像.如圖所示，實驗小組的同學先將凸透鏡移到50cm刻度線處，將蠟燭移到10cm刻度線處，算出此時的物距u=______cm；接著移動光屏，當光屏上的像由不清晰變?yōu)榍逦�、再由清晰變�(yōu)椴磺逦�，通過對比找到了清晰的像的位置.實驗小組的三個同學分別完成上述操作，測出的像距分別是11cm、14cm、17cm，他們測得結(jié)果差異較大的原是___________.

③成像規(guī)律的探究

（a）光屏移到如上圖所示位置時，會呈現(xiàn)清晰的______（正立\倒立）、______（放大\等大\縮�。┑南�.

（b）保持凸透鏡位置不動，將蠟燭每次向凸透鏡靠近5cm，并且移動光屏直到呈現(xiàn)清晰的像，做了五次，他們發(fā)現(xiàn)光屏逐漸向_____（靠近\遠離）凸透鏡方向移動，像的大小______（變大\不變\變小\先變大后變小\先變小后變大）.

（c）實驗時，用手擋在光屏前，發(fā)現(xiàn)光屏上的像消失了，在手上卻出現(xiàn)了一個圓形光斑，把手拿開，光屏上再次呈現(xiàn)清晰的像，由此判斷凸透鏡成的是_____（實\虛）像.

（d）如上圖所示，保持蠟燭和光屏位置不變，將凸透鏡向______（蠟燭\光屏）方向移動，光屏上會再次呈現(xiàn)清晰的______（正立\倒立）、______（放大\等大\縮�。┑南瘢挥纱怂麄兺茢喑鐾ㄟ^凸透鏡的光發(fā)生折射時光路是_______的.

（e）要使得出凸透鏡成像規(guī)律具有普遍性，需要改變____________（物距\凸透鏡的焦距）重復(fù)實驗.

（f）實驗小組的同學用兩個不同的凸透鏡，進行了兩次實驗，如圖所示.

在實驗1中，在凸透鏡的另一側(cè)的光屏上觀察到倒立、放大的“燭焰”；在實驗2中，通過凸透鏡觀察到正立、放大的“燭焰”.則實驗1中使用的凸透鏡的焦距______（大于\小于\等于）實驗2中使用的凸透鏡的焦距.

④拓展探究

（a）當燭焰在光屏上成實像時，用一本書放在凸透鏡前，從上向下移動，逐漸遮擋住鏡面，發(fā)現(xiàn)光屏上的像大小將_______(變大\變小\不變)，像的亮度將_______(變亮\變暗\不變)；當書把凸透鏡全部遮住時，光屏上的像將________.

（b）將蠟燭透鏡A的距離由200cm處移至150cm處的過程中，光屏上所成的像與透鏡間的距離均約為12cm，據(jù)此判斷透鏡的焦距約為12cm，運用這種方法測出來的焦距與實際相比______（偏大\等于\偏�。�；由于光屏上的像太小，于是用另一個焦距為5cm的凸透鏡B將像放大了再觀看，如圖所示，為了不改變像的正倒，此時凸透鏡B到光屏的距離應(yīng)________；若取下光屏，將凸透鏡B放在____________（原光屏左側(cè)一點\原光屏\原光屏右側(cè)一點）的位置，通過透鏡B還能看到剛才的像，這跟________（望遠鏡\顯微鏡）的成像原理相似.

（c）實驗小組的同學為了模擬幻燈機，如圖所示，在鞋盒側(cè)壁上開了一個孔，將凸透鏡嵌在小孔中，將正在播放電影的手機固定在鞋盒中適當?shù)奈恢茫�蓋上盒蓋，居然可以墻上看電影.此時手機到凸透鏡的距離應(yīng)滿足_________的條件，為了便于觀看，手機上的畫面應(yīng)該朝______（上\下）.

（d）他們發(fā)現(xiàn)用蠟燭做實驗不能全面的體現(xiàn)出像和物的正倒關(guān)系，于是用LED燈做成字母“F”替換蠟燭，在光屏上成清晰的像.在光屏后面觀察物和屏上的像，他直接看到的物為“F”，則他看到屏上像的形狀為（______）

A. B. C. D.

（e）實驗小組的同學用自制的水透鏡來探究眼睛的成像原理和視力的矯正（當向水透鏡里注水時，水透鏡的焦距將變小；當從水透鏡里抽水時，水透鏡的焦距將變大）．

如圖甲所示能在光屏上成清晰的像，現(xiàn)將蠟燭向右移動一段距離，保持水透鏡和光屏位置不動，要在光屏再次呈現(xiàn)清晰的像，應(yīng)_____________（向水透鏡里注水\從水透鏡里抽水）；一個同學把自己的眼鏡給水透鏡“戴上”，如圖乙所示．當將光屏向右移動后，他發(fā)現(xiàn)燭焰的像再次變得清晰，由此判斷該同學戴的是________眼鏡（近視\遠視）.

Answer 1

【答案】用透鏡看近處書本上的字 使字的像放大的是凸透鏡縮小的是凹透鏡 沒有讓凸透鏡正對太陽光 沒有測量光斑到凸透鏡中心的距離才是焦距 10.0(或10) 點燃 燭焰 使像成在光屏中央 上 40 沒有使光屏上的像最清晰時就測量像距 倒立 縮小 遠離 變大 實 蠟燭 倒立 放大 可逆 凸透鏡的焦距 小于 不變 變暗 消失 偏大 小于5cm 原光屏右側(cè) 望遠鏡 f<u<2f 下 C 注水 近似

【解析】

掌握凸透鏡的特點及成像規(guī)律。水透鏡注水，抽水焦距如何變化，近視鏡，遠視鏡對光的作用。通過這些知識據(jù)此分析。

（1）操作方法用透鏡看近處書本上的字；判斷依據(jù)是使字的像放大的是凸透鏡縮小的是凹透鏡.（2）失敗的原因：a可能沒有讓凸透鏡正對太陽光;b可能沒有準確測量光斑到凸透鏡中心的距離 ；由圖可知。凸透鏡的焦距是10cm.(3)① 將蠟燭、凸透鏡和光屏依次安裝在光具座上，點燃蠟燭，調(diào)節(jié)高度，使燭焰和光屏的中心位于凸透鏡的主光軸上，目的是使像成在光屏中央；實驗中他們發(fā)現(xiàn)光屏上的像偏下,那么應(yīng)該把凸透鏡向上調(diào)節(jié).②根據(jù)圖可知物距是50cm10cm40cm，測出的像距分別是11cm、14cm、17cm，他們測得結(jié)果差異較大的原是沒有使光屏上的像最清晰時就測量像距。③ （a）光屏移到如上圖所示位置時，會呈現(xiàn)清晰的倒立、縮小的像.

（b）保持凸透鏡位置不動，將蠟燭每次向凸透鏡靠近5cm，并且移動光屏直到呈現(xiàn)清晰的像，做了五次，即把物體移到了35cm處。此透鏡的焦距是1ocm,所以蠟燭在一倍焦距以外，遵循物近像遠，像變大的規(guī)律。所以像變大。 （c）實驗時，用手擋在光屏前，發(fā)現(xiàn)光屏上的像消失了，在手上卻出現(xiàn)了一個圓形光斑，把手拿開，光屏上再次呈現(xiàn)清晰的像，只要能呈現(xiàn)在光屏上的，都是實像。由此判斷凸透鏡成的是實像.

（d）如上圖所示，保持蠟燭和光屏位置不變，將凸透鏡向蠟燭方向移動，相當于把蠟燭和光屏的位置對調(diào)，物體在一二倍焦距之間，光屏上會再次呈現(xiàn)清晰的倒立、放大的像；由此他們推斷出通過凸透鏡的光發(fā)生折射時光路是可逆的.

（e）要使得出凸透鏡成像規(guī)律具有普遍性，需要換用不同的凸透鏡重新做實驗，即改變凸透鏡的焦距重復(fù)實驗. （f）由圖可知，實驗1中，在凸透鏡的另一側(cè)的光屏上觀察到倒立、放大的“燭焰”，即物距在一二倍焦距之間；在實驗2中，通過凸透鏡觀察到正立、放大的“燭焰”物距在焦點之內(nèi)，由此判斷實驗1中使用的凸透鏡的焦距小于實驗2中使用的凸透鏡的焦距. ④拓展探究

（a）當燭焰在光屏上成實像時，用一本書放在凸透鏡前，從上向下移動，逐漸遮擋住鏡面，發(fā)現(xiàn)光屏上的像大小將不變，由于照射到凸透鏡的光線減少，像的亮度將變暗；當書把凸透鏡全部遮住時，光屏上的像將消失。

（b）將蠟燭透鏡A的距離由200cm處移至150cm處的過程中，光屏上所成的像與透鏡間的距離均約為12cm，據(jù)此判斷透鏡的焦距約為12cm，可知：當物體到凸透鏡的距離遠遠大于二倍焦距時，像距稍大于焦距，所以透鏡的焦距約為12cm；小明運用這種方法測出來的焦距與實際相比偏大。由于光屏上的像太小，于是用另一個焦距為5cm的凸透鏡B將像放大了再觀看，為了不改變像的正倒，此時凸透鏡B到光屏的距離應(yīng)小于5cm；這樣呈現(xiàn)的倒立縮小實像在B透鏡的焦點之內(nèi)，若取下光屏，將凸透鏡B放在原光屏右側(cè)一點的位置，通過透鏡B還能看到剛才的像，這跟望遠鏡的成像原理相似.（c）可以墻上看電影.說明在墻上成的像是放大的實像，所以物距在一二倍焦距之間，即才能滿足v2f.因為成的像是倒立的。所以手機上的畫面應(yīng)該朝下. （d）在光屏后面觀察物和屏上的像是對稱的，相當于平面鏡成像。所以看到屏上像的形狀為C答案。（e）如圖甲所示能在光屏上成清晰的像，現(xiàn)將蠟燭向右移動一段距離，則所成的像也遠離水透鏡，保持水透鏡和光屏位置不動，應(yīng)讓水透鏡的折光能力增強，要在光屏再次呈現(xiàn)清晰的像，應(yīng)所以往水透鏡里注水；一個同學把自己的眼鏡給水透鏡“戴上”，如圖乙所示．當將光屏向右移動后，他發(fā)現(xiàn)燭焰的像再次變得清晰，像遠離水透鏡，說明戴上的是具有發(fā)散作用的凹透鏡，由此判斷該同學戴的是眼鏡近視.