Question

5．小明用凸透鏡、蠟燭、光屏和光具座等器材，探究凸透鏡成像的規(guī)律．

（1）測(cè)焦距：如甲圖所示，讓一束平行光正對(duì)著凸透鏡，移動(dòng)光屏，直到在光屏上得到一個(gè)最小、最亮的光斑．由此可得出該凸透鏡的焦距為10.0cm；
（2）如乙圖所示，把蠟燭、凸透鏡、光屏依次放在光具座上，點(diǎn)燃蠟燭，將燭焰、凸透鏡、光屏三者中心調(diào)到同一高度上，其目的是使像成在光屏中央．
（3）實(shí)驗(yàn)中要觀察虛像，眼睛應(yīng)在光屏（選填“光屏”或“蠟燭”）這一側(cè)，逆著（選填“順著”或“逆著”）折射光線看過(guò)去．
（4）實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)蠟燭距凸透鏡的距離為35cm時(shí)，移動(dòng)光屏，可在光屏上得到一個(gè)清晰倒立、縮�。ㄟx填“放大”或“縮小”）的實(shí)像．若對(duì)換蠟燭和光屏的位置，光屏上仍能得到一個(gè)清晰的像，據(jù)此原理，人們制成的光學(xué)儀器是投影儀（選填“照相機(jī)”、“投影儀”或“放大鏡”）．
（5）隨后他將蠟燭移動(dòng)到距離凸透鏡10cm的位置，發(fā)現(xiàn)無(wú)論如何移動(dòng)光屏都不能得到像．小明由此得出：“當(dāng)物體位于凸透鏡的焦點(diǎn)時(shí)，凸透鏡不能成像”的結(jié)論．你認(rèn)為通過(guò)這一過(guò)程得到的結(jié)論是否可信？否（選填“是”或“否”），理由是：僅根據(jù)一次實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論存在偶然性．
（6）小明在某次實(shí)驗(yàn)中，將蠟燭和凸透鏡位置固定，發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎樣移動(dòng)光屏，光屏上始終呈現(xiàn)一個(gè)大小不變的圓形光斑，其原因是蠟燭處在焦點(diǎn)位置．
（7）如乙圖所示，小明把凸透鏡換成焦距為30cm的，保持蠟燭和凸透鏡的位置不變，發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎樣移動(dòng)光屏，光屏上都得不到一個(gè)清晰的像，其原因是光具座太短．
（8）隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，由于蠟燭燃燒后變短，小明發(fā)現(xiàn)蠟燭的像成在了光屏的上側(cè)，為了使?fàn)T焰的像能呈現(xiàn)在光屏中央，他可以將凸透鏡適當(dāng)往下（選填“上”或“下”）調(diào)．

Answer 1

分析 （1）焦距是從焦點(diǎn)到凸透鏡的距離；
（2）為使像成在光光屏中央，應(yīng)把蠟燭、凸透鏡、光屏依次放在光具座上，點(diǎn)燃蠟燭，將燭焰、凸透鏡、光屏三者中心調(diào)到同一高度上；
（3）物距小于焦距時(shí)，成正立放大的虛像，像與物在同側(cè)，據(jù)此分析；
（4）物距大于2f，凸透鏡成倒立縮小的實(shí)像，像距處于f和2f之間；
物距處于f和2f之間，凸透鏡成倒立放大的實(shí)像，像距大于2f，幻燈機(jī)或投影儀都是根據(jù)這個(gè)原理制成的；
（5）為得出普遍性規(guī)律，應(yīng)選用不同焦距的凸透鏡進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；
（6）凸透鏡對(duì)光的作用，知道從焦點(diǎn)發(fā)出的光，經(jīng)凸透鏡后平行于主光軸．
（7）由圖求出物距，換成焦距為30cm的，根據(jù)凸透鏡成像情況，確定像距的位置；
（8）為使像呈現(xiàn)在光屏上，燭焰、凸透鏡、光屏中心在同一高度上．

解答 解：
（1）焦距是從焦點(diǎn)到凸透鏡光心的距離，由圖知，該凸透鏡的焦距f=40.0cm-30.0cm=10.0cm；
（2）把蠟燭、凸透鏡、光屏依次放在光具座上，點(diǎn)燃蠟燭，將燭焰、凸透鏡、光屏三者中心調(diào)到同一高度上，其目的是使像成在光屏中央；
（3）當(dāng)物距小于焦距時(shí)，成正立、放大的虛像，像與物在凸透鏡的同側(cè)，實(shí)驗(yàn)中要觀察虛像，眼睛應(yīng)在光屏這一側(cè)，逆著折射光線看過(guò)去；
（4）蠟燭距凸透鏡的距離為35cm，則物距大于2f，則可在光屏上得到倒立、縮小的實(shí)像，此時(shí)像距處于f和2f之間；
若對(duì)換蠟燭和光屏的位置，此時(shí)物距處于f和2f之間，凸透鏡成倒立、放大的實(shí)像，幻燈機(jī)或投影儀都是根據(jù)這個(gè)原理制成的；
（5）小明只通過(guò)一次實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論，結(jié)論具有片面性和偶然性，應(yīng)換用不同焦距的凸透鏡進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)；
（6）若將蠟燭放在焦點(diǎn)處，則發(fā)出的光經(jīng)凸透鏡后，平行于主光軸，則在光屏上會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)大小不變的圓形光斑；
（7）把凸透鏡換成焦距為30cm的，物距為50.0cm-15.0cm=35.0cm，物距大于1倍焦距小于2倍焦距，而像距大于2f=60cm，也就是說(shuō)清晰的像在“110cm”后面，即因?yàn)楣饩咦�太短，所以在光屏上無(wú)法成清晰的實(shí)像．
（8）隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，由于蠟燭燃燒后變短，小明發(fā)現(xiàn)蠟燭的像成在了光屏的上側(cè)，為了使?fàn)T焰的像能呈現(xiàn)在光屏中央，他可以將凸透鏡適當(dāng)往下調(diào)．
故答案為：（1）10.0； （2）高度；  光屏中央； （3）光屏；  逆著； （4）縮��； 投影儀；（5）否；僅根據(jù)一次實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論存在偶然性；（6）蠟燭處在焦點(diǎn)位置；（7）光具座太短； （8）下．

點(diǎn)評(píng) 本題探究凸透鏡成像的規(guī)律，考查焦距測(cè)量、凸透鏡成像的規(guī)律的運(yùn)用、歸納法及器材的調(diào)試，涉及知識(shí)點(diǎn)多，綜合性強(qiáng)．