Question

14．小明同學(xué)在光具座上“探究凸透鏡成像的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)．
（1）如圖1所示，光會(huì)聚于b點(diǎn)，在虛線區(qū)域內(nèi)放甲透鏡后，光會(huì)聚于主光軸MN上的c點(diǎn)；在虛線區(qū)域內(nèi)換放乙透鏡后，光會(huì)聚于主光軸MN上的a點(diǎn)．小明想探究凸透鏡成像的特點(diǎn)，應(yīng)選擇乙（甲/乙）透鏡．
（2）在利用太陽(yáng)光測(cè)量凸透鏡的焦距后，小華發(fā)現(xiàn)把火柴頭放在凸透鏡焦點(diǎn)處一段時(shí)間后，火柴會(huì)被點(diǎn)燃．他想進(jìn)一步探究不同的透鏡對(duì)火柴的點(diǎn)燃效果有什么不同，和同學(xué)們討論后，他們提出了以下三種猜想：
猜想1：凹透鏡也能點(diǎn)燃火柴；
猜想2：點(diǎn)燃火柴的快慢與凸透鏡的焦距大小有關(guān)；
猜想3：點(diǎn)燃火柴的快慢與凸透鏡的直徑大小有關(guān)．
①根據(jù)所學(xué)知識(shí)，他們經(jīng)過(guò)討論，判斷猜想1是錯(cuò)誤的．你認(rèn)為他們判斷的依據(jù)是凹透鏡對(duì)光線有發(fā)散作用．
②為了驗(yàn)證猜想2是否正確，他們選用直徑相同而焦距不等的凸透鏡進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)火柴被點(diǎn)燃的時(shí)間基本相等．這說(shuō)明猜想2是錯(cuò)誤的．
③驗(yàn)證猜想3是否正確，用直徑不同的凸透鏡做實(shí)驗(yàn)，測(cè)量火柴被點(diǎn)燃的時(shí)間，如果各次實(shí)驗(yàn)測(cè)量的點(diǎn)燃時(shí)間不等，則猜想3正確．
（3）①如圖2圖甲所示，將凸透鏡正對(duì)著太陽(yáng)光，把光屏置于另一側(cè)，測(cè)得凸透鏡的焦距是_10.0cm．
②如圖乙所示的操作，可便于的調(diào)整燭焰中心、光屏中心在透鏡的_同一高度 上，以保證燭焰完整的像呈現(xiàn)在光屏的_中央．
③若圖中透鏡保持在“50cm”刻度位置不變，將蠟燭移至光具座的“20厘米”刻度處．則應(yīng)在_60～70cm刻度范圍內(nèi)移動(dòng)光屏尋找像（選填“60～70”或“大于70”）．
實(shí)驗(yàn)一段時(shí)間蠟燭變短，要使?fàn)T焰像仍然成在光屏的中心，應(yīng)將光屏向上移動(dòng)．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖判斷出甲乙對(duì)光線的作用，根據(jù)凸透鏡和凹透鏡對(duì)光線的作用進(jìn)行判斷．凸透鏡有會(huì)聚光線的作用，凹透鏡有發(fā)散光線的作用；
（2）①透鏡對(duì)光線的作用：凸透鏡對(duì)光線起會(huì)聚作用，凹透鏡對(duì)光線起發(fā)散作用；
②根據(jù)控制的變量與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論；
③探究透鏡對(duì)火柴的點(diǎn)燃效果與透鏡直徑的關(guān)系時(shí)要選取直徑不等的凸透鏡進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；凸透鏡的直徑越大，會(huì)聚的太陽(yáng)光的能量越多．
（3）①平行于主光軸的光線會(huì)聚于一點(diǎn)，此點(diǎn)為凸透鏡的焦點(diǎn)．由焦點(diǎn)到凸透鏡光心的距離叫做焦距，粗略測(cè)量薄透鏡的焦距時(shí)，可以測(cè)出從焦點(diǎn)到凸透鏡的距離即可．
②在探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，燭焰、透鏡、光屏三者的中心要在同一高度，以保證燭焰的像能在光屏的中央．
③首先確定物距的范圍，根據(jù)物距大于2f時(shí)，像距處于f和2f之間進(jìn)行分析；物距大于2f，成倒立縮小的實(shí)像，且物距越大，成的像越小，像距也會(huì)減小

解答 解：（1）由圖1知，光會(huì)聚于b點(diǎn)；光經(jīng)過(guò)甲透鏡后會(huì)聚在右側(cè)的c點(diǎn)，折射光線與原來(lái)的入射光線相比，更遠(yuǎn)離主光軸，說(shuō)明甲透鏡對(duì)光線有發(fā)散作用，是凹透鏡；
經(jīng)過(guò)乙透鏡后會(huì)聚在左側(cè)的a點(diǎn)，折射光線與原來(lái)的入射光線相比，更靠近主光軸，說(shuō)明乙透鏡對(duì)光線有會(huì)聚作用，是凸透鏡；
所以想探究凸透鏡成像的特點(diǎn)，應(yīng)選擇乙透鏡．
（2）①凹透鏡對(duì)光線起發(fā)散作用，不能夠會(huì)聚光線，不能點(diǎn)燃火柴；
②用直徑相同而焦距不等的凸透鏡進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)火柴被點(diǎn)燃的時(shí)間基本相等，這說(shuō)明點(diǎn)燃火柴的快慢與凸透鏡的焦距大小無(wú)關(guān)，則猜想2是錯(cuò)誤的．
③小華的實(shí)驗(yàn)中，選用直徑不同的凸透鏡，分別用它們點(diǎn)燃火柴，測(cè)出火柴被點(diǎn)燃所需要的時(shí)間，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)；因?yàn)辄c(diǎn)燃快慢與焦距大小無(wú)關(guān)，達(dá)到了只改變透鏡直徑的大小實(shí)現(xiàn)控制變量的目的，所以能夠驗(yàn)證猜想3是否正確，如果各次實(shí)驗(yàn)測(cè)量的點(diǎn)燃時(shí)間不等，則猜想3；
（3）①為了確定凸透鏡的焦距，首先要找到凸透鏡的焦距，所以將凸透鏡正對(duì)太陽(yáng)光，再把光屏放在另一側(cè)，改變凸透鏡與光屏的距離，直到光屏上出現(xiàn)一個(gè)最小、最亮的點(diǎn)，便為焦點(diǎn)．焦點(diǎn)到凸透鏡中心的距離為10.0cm，所以此凸透鏡的焦距為10.0cm．
②實(shí)驗(yàn)前，把蠟燭、凸透鏡、光屏從左向右依次放在同一直線上，點(diǎn)燃蠟燭并調(diào)整燭焰、凸透鏡、光屏的高度，使它們的中心大致在同一高度，為了使得像成在光屏的中央；
③因?yàn)橥雇哥R的焦矩f=10cm，透鏡在“50厘米”刻度處，蠟燭在光具座的“20厘米”刻度處，即u=30cm，u＞2f，此時(shí)，2f＞v＞f，所以應(yīng)在60～70厘米刻度范圍內(nèi)移動(dòng)光屏尋找像，并且直到光屏上得到最清晰的像才算找到像的位置．
凸透鏡成倒立的實(shí)像，蠟燭變短，蠟燭相對(duì)于凸透鏡向下移動(dòng)，所以其像向上移動(dòng)；要使蠟燭的像仍然成在光屏的中心，應(yīng)該將光屏向上移動(dòng)．
故答案為：（1）乙；（2）①凹透鏡對(duì)光線有發(fā)散作用；②錯(cuò)誤；③不同；正確；
（3）①10.0cm；②同一高度；中央；③60～70；上．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了凸透鏡成像規(guī)律及透鏡對(duì)光線的不同作用，以及設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究不同的透鏡對(duì)火柴的點(diǎn)燃效果；應(yīng)用控制變量法探究實(shí)驗(yàn)的是正確解題的關(guān)鍵．