Question

小明利用一未知焦距的凸透鏡探究透鏡的成像規(guī)律，進(jìn)行了如下操作并得到了相關(guān)結(jié)論．請(qǐng)你將空缺部分補(bǔ)充完整．

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	物距u/cm	像距v/cm	像的性質(zhì)
1	30	15	倒立，縮小的實(shí)像
2	25	16.7	倒立、縮小的實(shí)像
3	20	20	倒立，等大的實(shí)像
4	15	30	倒立，放大的實(shí)像
5	5	/	正立，放大的虛像

（1）將一束平行光射向凸透鏡，得到如圖1所示的光路圖．則該透鏡的焦距為

10

cm．
（2）將蠟燭、透鏡和光屏放在光具座上，并使?fàn)T焰、透鏡和光屏三者的中心大致在

同一高度

．
（3）按要求進(jìn)行觀察和測(cè)量，并將觀測(cè)情況記錄在下表中．
 ①表中實(shí)驗(yàn)序號(hào)2中像的性質(zhì)為

倒立

、

縮小的

、

實(shí)像

；
②當(dāng)燭焰從遠(yuǎn)處向透鏡靠近時(shí)，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏應(yīng)向

遠(yuǎn)離

（選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”）透鏡的方向移動(dòng)．
③表中實(shí)驗(yàn)序號(hào)4中像距為

30

cm．
（4）實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)在光屏上得到了一個(gè)清晰的像，但像的位置偏高，如圖2所示（P點(diǎn)是2倍焦距處）．你解決的方法是

升高蠟燭的高度

．
（5）再把蠟燭移到B點(diǎn)處，無(wú)論怎樣調(diào)節(jié)光屏，光屏上始終接收不到像，是因?yàn)榇藭r(shí)成的是正立、放大的

虛像

，要想看到這個(gè)像，應(yīng)從圖中的

C

 （填“C”或“D”）箭頭所示的方向去觀察．
（6）當(dāng)兩支點(diǎn)燃的蠟燭、凸透鏡和光屏分別置于圖3所示的位置時(shí)，光屏上C、D兩處會(huì)得到清晰縮小的像，用一厚紙板擋住A處的燭焰，在光屏上

C

（選填“C”或“D”）處仍能得到一個(gè)清晰的像．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)凸透鏡焦點(diǎn)和焦距的定義進(jìn)行判斷．
（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．
（3）①根據(jù)凸透鏡成像的四種情況進(jìn)行判斷：
u＞2f，2f＞v＞f，成倒立、縮小的實(shí)像．
u=2f，v=2f，成倒立、等大的實(shí)像．
2f＞u＞f，v＞2f，成倒立、放大的實(shí)像．
u＜f，成正立、放大的虛像．
②凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物距減小，像距增大，像變大．
③根據(jù)光路是可逆的，判斷像距大�。�
（4）在探究凸透鏡成像特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)中，必須調(diào)整蠟燭、凸透鏡、光屏三者的中心在同一高度，這樣像才能成在光屏的中央．
（5）研究凸透鏡成像時(shí)，蠟燭、凸透鏡、光屏在同一條直線上，三者中心大致在同一個(gè)高度．
（6）過(guò)凸透鏡光心的光線不改變方向．由此可以判斷A處燭焰的像在D點(diǎn)，B處燭焰的像在C點(diǎn)．

解答：解：（1）如圖所示，平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后會(huì)聚在主光軸上一點(diǎn)，這點(diǎn)是凸透鏡的焦點(diǎn)，焦點(diǎn)和光心之間的距離是凸透鏡的焦距，所以凸透鏡的焦距是10cm．
（2）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．
（3）①已知凸透鏡的焦距是10cm；根據(jù)表中序號(hào)為2的數(shù)據(jù)可知，25cm＞2f，2f＞16.7cm＞f，所以成倒立、縮小的實(shí)像．
②光屏上仍然得到清晰的像說(shuō)明凸透鏡成實(shí)像，凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物距減小，像距增大，所以當(dāng)燭焰從遠(yuǎn)處向透鏡靠近時(shí)，光屏應(yīng)向遠(yuǎn)離凸透鏡的位置移動(dòng)．
③根據(jù)表中序號(hào)為1的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，當(dāng)物距為30cm時(shí)，像距為15cm，成倒立、縮小的實(shí)像，根據(jù)光路是可逆的，所以當(dāng)物距為15cm時(shí)，像距為30cm，成倒立、放大的實(shí)像．
（4）由圖可知，像在光屏上的位置偏高，因?yàn)槌傻氖堑沽⒌南�，所以可以使蠟燭的高度升高，使蠟燭、凸透鏡、光屏三者的中心在同一高度．
（5）把蠟燭移到B點(diǎn)處，U＜f時(shí)，凸透鏡成正立放大的虛像．光屏上承接不到像，需要透過(guò)凸透鏡觀察蠟燭看到正立放大的虛像，故需從C箭頭所示的方向去觀察．
（6）根據(jù)過(guò)光心的光線不改變方向，可以判斷A處燭焰的像在D點(diǎn)，用厚紙板擋住A處的燭焰，D處燭焰的像不見了，C處還能看到B處燭焰的像．
故答案為：
（1）10；（2）同一高度；（3）①倒立；縮小的；實(shí)像；②遠(yuǎn)離；③30；（4）升高蠟燭的高度；（5）虛像；C；（6）C．

點(diǎn)評(píng)：（1）掌握凸透鏡成像的三種成像的物距、像距和像的性質(zhì)．
（2）正確區(qū)分實(shí)像和虛像．
（3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，光屏上不能正常成像，或成像不清晰，或成像不在光屏中央，能分析原因，并能解決．