Question

小雪小组在“探究凸透镜成像大小与焦距的关系”实验中，对课本的实验装置进行了改进，如图所示．
（1）他们不用蜡烛，而用由几个发光二极管做成“F”字样的发光体进行实验，你认为其好处是________．（写出一点即可）
（2）为了确定凸透镜的焦距，小捷将凸透镜正对太阳光，再把光屏放在另一侧，改变凸透镜与光屏的距离，直到光屏上出现一个________（填“亮点”或“亮环”）为止，测得它与凸透镜中心的距离为10cm，确定出焦距f=________（填“5cm”或“10cm”）；小明则将二极管由距透镜90cm处移至距透镜120cm处的过程中，在光屏上所成的像与透镜间的距离均约为5cm，透镜的焦距约为________cm，判断的依据是________．
（3）他们又找了一个焦距为8cm的凸透镜，用三个焦距不同的凸透镜进行实验，数据记录如下表．
分析表中数据可知，在物距一定时，凸透镜的焦距越大，所成实像的像距________；根据你所学凸透镜成像规律分析，此时所成像的大小________（均选填“越大”、“越小”或“不变”）
（4）小雪将二极管、凸透镜和光屏调到上图所示位置时，在光屏上得到了一个清晰的像，这个像一定是________（填“放大”、“缩小”或“等大”），但小捷将二极管和透镜固定后，无论怎样移动光屏，都不能在光屏上得到像，原因可能是________（写出一个即可）．

次数	物距u/cm	焦距f/cm	像距v/cm
1	15	5	7.5
2		8	17.5
3		10	29.0

Answer 1

解：（1）发光二极管比烛焰的亮度更大、更环保，更容易看出倒立实像不仅是上下相反、而且是左右相反．
同时蜡烛燃烧有火焰，不如发光二极管安全．火焰在有风的时候会晃动，同时蜡烛会越烧越短，而二极管不会．
故好处有：可以增加物体的亮度，使成像更清晰；便于观察凸透镜成像的性质；所成的像不会晃动，更加稳定；跟燃烧蜡烛相比，LED发光体更安全、环保…
故答案为：可以增加物体的亮度，使成像更清晰．
（2）①为了确定凸透镜的焦距，首先要找到凸透镜的焦距，所以将凸透镜正对太阳光，再把光屏放在另一侧，改变凸透镜与光屏的距离，直到光屏上出现一个最小、最亮的点，便为焦点．焦点到凸透镜中心的距离为10cm，所以此凸透镜的焦距为10cm．
②从“小明将蜡烛由距透镜90cm处移至距透镜120cm处的过程中，在光屏上所成的像与透镜间的距离均约为5cm”，可知当物体到凸透镜的距离远远大于二倍焦距时，像距稍大于焦距，所以透镜的焦距约为5cm；
故答案为：亮点；10cm；5；当物距远大于2倍焦距（10倍焦距外）时，所成的像，在焦点附近．
（3）由表格中数据可知，物距一定，凸透镜的焦距在增大，成像的像距也在增大．
根据凸透镜成像的规律，在换用焦距更大的凸透镜时，其实是减小了物距，所以像距增大，成的像也会更大．
故答案为：越大；越大．　　　
（4）①当如图位置时，像距大于物距，光屏上恰能成一个清晰倒立的像．由凸透镜成像规律可知，像一定是放大的；
②从实验装置上考虑：实验时若像很远，像距很大，光具座不够长，则光屏不会接收到像；蜡烛、透镜、光屏若不在同一高度上，所成的像有可能不能呈现在光屏上；
从成像规律上考虑：若蜡烛恰好放在焦点上，则不会成像；放在焦点以内，则会成正立放大的虚像，虚像不会呈现在光屏上．
故答案为：放大；u≤f．
分析：（1）要解决此题，需要分析二极管与烛焰的区别：二极管比烛焰的亮度更大，并且形状更特别，在研究时更容易理解倒立实像的含义．并且二极管发光比较环保安全．
蜡烛在燃烧时会消耗而变短，同时遇到风会晃动．
（2）①要解决此题，首先要掌握焦点和焦距的概念：平行于主光轴的光线会聚于一点，此点为凸透镜的焦点．由焦点到凸透镜光心的距离叫做焦距，粗略测量薄透镜的焦距时，可以测出从焦点到凸透镜的距离即可．
②凸透镜成实像时，物远像小像变小，当物距很大时，像距非常靠近焦点．
（3）在解决此题时，需要仔细分析透镜焦距的变化和像距的变化．
并且要掌握凸透镜成像的规律，知道物距越小，像距越大，成的像也越大．
（4）①当物距大于像距时，且能成清晰的像时，应是放大的实像，而当物距小于像时，也成清晰的像时，应是缩小的实像．
②首先从实验器材的安装上考虑：若凸透镜成实像，器材安装必须能保证能呈现在光屏上；
其次要考虑物距焦距关系，保证成实像，才能成像在光屏上．
点评：①此题是探究凸透镜成像的规律实验，与以往不同，换用了二极管做光源，在分析时要注意找到二极管比烛焰优越的地方．
②本题考查了对凸透镜成像的探究，在调节实验器材时，使三心在同一高度，这样成像在光屏的中央，物远像小像变小，当物距很大时，像距非常靠近焦点．从成像图中看出，物距小于像距，得到的是倒立、放大的实像．当光屏上得不到像时，从不成像、成虚像、成实像但由于光具座不够长接收不到上考虑．