Question

我們都做過“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實驗，如圖是該實驗的裝置圖．
[測量凸透鏡的焦距]
將凸透鏡正對著太陽光，在透鏡的另一側移動光屏，在距透鏡10cm處，屏上呈現(xiàn)出最小最亮的光斑，則此凸透鏡的焦距約為________cm．
[評估實驗方案]
方案甲：分別把點燃的蠟燭放在一倍焦距f和二倍焦距2f處，調整光屏到凸透鏡的距離，觀察并記錄在屏上能否成像以及所成像的特點，分析總結得出凸透鏡成像的規(guī)律．
方案乙：除甲中的做法外，還應該把蠟燭放在大于2f的某一位置，大于f小于2f的某一位置，觀察并記錄對應的成像情況，才能總結得出凸透鏡成像的規(guī)律．
方案丙：把點燃的蠟燭從距凸透鏡較遠的位置逐漸移近，通過不斷調整光屏到瓣距離，觀察并記錄在屏上能否成像以及所成像的特點，包括觀察所成像隨蠟燭位置變化變化的趨勢，尤其是在f和2f處所的成像情況，總結得出凸透鏡成像的規(guī)律．
方案丁：與丙不同的是，將蠟燭從靠近凸透鏡的位置逐漸遠離，其他步驟相同．
以上四種方案中，哪些是科學合理的？________．
[解決實驗中的問題]
（1）小莉同學實驗時，發(fā)現(xiàn)燭焰在光屏上的像偏高，如圖所示，若要使燭焰成像在光屏中心，只調節(jié)光屏，應將光屏向________調節(jié)．
（2）小麗同學實驗時，發(fā)現(xiàn)無論怎樣調節(jié)光屏的位置，都不能在光屏上呈現(xiàn)清晰的像．請你寫出兩種可能的原因：
①________；
②________．

Answer 1

解：其中出現(xiàn)的最小、最亮的光斑即為焦點，焦點到凸透鏡的距離是10cm，所以凸透鏡的焦距是10cm．
方案甲和方案乙在進行探究時只是讓物距在某一位置時，進行探究，太片面，不具有代表性．同時也無法得出結論．
丙和丁讓物距逐漸變化，觀察成像的特點并測量像距的大小，對所得數(shù)據(jù)進行分析，便可總結出規(guī)律性的結論．物距從大到小或從小到大沒有關系．
故答案為：10； 丙、�。�
（1）燭焰在光屏上的像偏高，因為凸透鏡成倒立的實像，所以是因為燭焰相對于凸透鏡靠下，因此為使像能成在光屏的中央，可以向上移動燭焰或向下移動凸透鏡，或向上移動光屏．
故答案為：上．
（2）在光屏上不能成像，可能是因為成的是虛像，不能成在光屏上．或成了實像，可能由于像距太大，光屏達不到像的位置．
故答案為：①蠟燭到凸透鏡的距離稍集中大于焦距，像距太大，光屏移至最右端還無法成清晰的像；②蠟燭在焦距以內，不成實像．
分析：要解決此題，首先要掌握焦點和焦距的概念：平行于主光軸的光線會聚于一點，此點為凸透鏡的焦點．由焦點到凸透鏡光心的距離叫做焦距，粗略測量薄透鏡的焦距時，可以測出從焦點到凸透鏡的距離即可．就在探究凸透鏡成像的規(guī)律時，需要逐步改變物距，并觀察成像的特點及找到像的位置，最后分析數(shù)據(jù)總結結論．
（1）要知道凸透鏡成倒立的實像，要理解實像的含義，即像與物體的左右和上下都相反．
（2）知道虛像是由折射光線的反向延長線的焦點，不能成在光屏上．如果光屏位置與像的位置相離很遠時，在光屏上無法成像．
點評：此題主要是探究凸透鏡成像的實驗，通過讓學生評估甲乙丙丁的方案，考查了實驗中逐步改變物距的目的．同時考查了學生對成倒立實像的理解．要知道倒立指像與物體的上下、左右正好相反．同時考查了學生對實驗中所遇到問題的分析，知道光屏不能成像是因為成虛像，或是屏與實像的距離太遠，或是凸透鏡、光屏、燭焰的中心未在同一高度處．