Question

20．晴天正午，小健與同學(xué)從樹蔭下走過時，發(fā)現(xiàn)地面上有許多大小、形狀不同的光斑，如圖1所示．光斑的形狀與什么要素有關(guān)呢？光斑又是如何形成的呢？對此他們馬上進行了探究，他們猜想光斑的形狀：
a．與樹葉形狀有關(guān)，光斑是樹葉的影子；
b．與樹葉間空隙形狀有關(guān)；
c．與樹葉間空隙大小有關(guān)．
（1）根據(jù)所學(xué)知識，可確定猜想a是不合理 （合理/不合理）的；
（2）為了進行探究，他們制作了甲、乙、丙、丁四個帶孔的卡片，如圖2所示，其中甲、乙卡片中小孔的尺寸均為3mm，甲、丙、丁卡片中的大孔的尺寸均為2cm，且丙、丁卡片中大孔尺寸相同，在進行探究時，他們在地上鋪上一張白紙，把帶孔的卡片置于上方，讓太陽光通過卡片上的孔，觀察紙面上出現(xiàn)的光斑形狀．

若讓你在甲、乙、丙、丁四張卡片中選擇一張卡片用來驗證光斑的形狀與樹葉間空隙形狀有關(guān)，你選用丙卡片；在探究光斑形狀與樹葉間空隙大小是否有關(guān)時，小健選用甲卡片進行實驗探究，發(fā)現(xiàn)白紙上得到四個圓形光斑，由此得出光斑的形狀與樹葉間空隙大小無關(guān)的結(jié)論，這結(jié)論不可靠（可靠/不可靠）．
（3）小健的同桌為了研究孔的大小對光斑形狀的影響，另外設(shè)計了四種開有不同形狀孔的卡片甲，并用另一張卡片乙覆蓋在甲上，如圖3所示．接著，從圖示位置沿箭頭方向水平移動乙，觀察光斑形狀的變化情況．下列合乎要求的是A

（4）小健知道了光斑的成因后，又動手制作簡易的針孔相機，他在空易拉罐的底部中央戳個小圓孔，將頂部剪去后，蒙上一層塑料薄膜，如圖4所示．

小健用針孔相機觀察校園內(nèi)旗桿頂上的國旗，如圖5所示．則他在塑料薄膜光屏上看到國旗的形狀是圖6中的A
（5）小健把針孔相機靠近旗桿頂上的國旗進行觀察，則塑料薄膜光屏上看到的國旗的像變大（變大/變小/不變）．
（6）通過探究，他們得到了以下結(jié)論，其中錯誤的是C
A．通過小孔形成的圓形光斑是像，通過大孔形成的光斑不是像
B．小孔形成的光斑與小孔的形狀無關(guān)，大孔形成的光斑與大孔的形狀有關(guān)
C．小孔和大孔所形成的光斑，其大小均與孔到地面的距離有關(guān)
D．不管光斑是不是像，它們都是由光的直線傳播形成的．

Answer 1

分析 （1）知道光斑是小孔成像現(xiàn)象，影子是光的直線傳播時遇到不透明的物體而在物體后面出現(xiàn)的光射不到的區(qū)域．
（2）根據(jù)控制變量法可知：每一次只改變其中的某一個因素，而控制其余幾個因素不變，從而研究被改變的這個因素對事物影響，分別加以研究，最后再綜合解決．
（3）小孔成像是光的直線傳播形成的，探究孔的大小對光斑形狀的影響，必須控制孔的形狀不變，只改變孔的大小．
（4）小孔成像成的是倒立的實像，倒立的含義是指上下、左右均相反；
（5）像的大小與物到孔的距離、孔到薄膜的距離有關(guān)；孔到薄膜的距離一定時，物到孔的距離越小，所成的像越大；反之，所成的像越小；
（6）根據(jù)光斑和影子的形成原因分別分析各實驗的結(jié)論即可判斷．

解答 解：（1）猜想a是光斑是樹葉的影子，因為光斑是小孔成像現(xiàn)象，不是影子，所以不合理．
（2）①根據(jù)控制變量法可知：驗證“光斑的形狀與樹葉間空隙形狀（即孔的形狀）有關(guān)”時，保持樹葉間空隙大小不變，改變孔的形狀，觀察光斑的形狀，所以符合這一條件的是乙和丙卡片；但乙卡片中由于孔太小，實驗時現(xiàn)象是光斑形狀與孔的形狀無關(guān)，所以選擇丙卡片來證實“光斑形狀與樹葉間空隙形狀有關(guān)”．
②小健選用甲卡片進行實驗探究，而甲卡片孔的形狀相同，孔的大小改變，根據(jù)控制變量法可知：驗證“光斑的形狀與樹葉間空隙形狀（即孔的形狀）有關(guān)”時，保持樹葉間空隙大小不變，改變孔的形狀，所以由此得出的結(jié)論是不可靠． 
（3）A圖中隨著卡片乙向左移動，孔的形狀始終是三角形，并且逐漸變小，故A符合要求；BCD三圖中隨著卡片乙向左移動，孔的形狀發(fā)生了變化，不符合要求．
（4）物體上部發(fā)出或反射的光經(jīng)小孔后射到薄膜的下部，物體下部發(fā)出或反射的光經(jīng)小孔后射到薄膜的上部，左面的光線射到右面，所成像上下和左右均相反；所以看到國旗的像應(yīng)為A圖；
（5）小華把針孔相機靠近旗桿頂上的國旗，國旗與小孔間的距離逐漸變小，所以成的像變大；
（6）圖1實驗說明：在光屏與小孔的距離相同的條件下，
如果孔較小，通過孔形成的光斑是小孔成像現(xiàn)象，光斑形狀與孔的形狀無關(guān)；
如果孔太大，通過孔形成的光斑不再是小孔成像現(xiàn)象，而是影子的原因，則光斑形狀與孔的形狀有關(guān)；
圖2與圖3實驗說明：在孔的形狀一定的條件下，
如果光屏與小孔的距離較近，通過孔形成的光斑不再是小孔成像現(xiàn)象，而是影子的原因，則光斑形狀與孔的形狀有關(guān)；
如果光屏與小孔的距離較遠時，通過孔形成的光斑屬于小孔成像現(xiàn)象，光斑形狀與孔的形狀無關(guān)；
由上可知：A、B、D正確；
小孔所形成的光斑，其大小與孔到地面的距離有關(guān)；大孔所形成的光斑，其大小與孔到地面的距離無關(guān)；故C選項錯．
故答案為：（1）不合理；（2）丙；不可靠；（3）A；（4）A；（5）變大； （6）C．

點評 本題考查了實驗現(xiàn)象分析、小孔成像原因分析，重點是考查控制變量法的應(yīng)用，應(yīng)認真審題、根據(jù)題意獲取所需信息是正確解題的關(guān)鍵．