Question

【题目】实验小组的同学利用凸透镜，配合其它器材，通过合作完成了相关探究．

（1）鉴别：桌上有凸透镜和凹透镜，请设计一种不影响透镜清晰度的简捷方法挑选出凸透镜.

操作方法________________________；

判断依据___________________________.

（2）测焦距：

阳光明媚，同学们来到教室外面，太阳光通过凸透镜在墙上出现了一个椭圆形的光斑，然后移动透镜直到光斑最小时，测出光斑到凸透镜镜面的垂直距离，得出该凸透镜的焦距.在汇报时，老师指出他们测的这个距离并不是凸透镜的焦距，请你帮他们分析实验失败的两个原因：

一是______________________；

二是_____________________.

于是他们调整了实验方案，如图所示，重新测出了凸透镜的焦距为_______cm.

（3）探讨“凸透镜的成像规律”：

①仪器的安装

将蜡烛、凸透镜和光屏依次安装在光具座上，_______（点燃\不点燃）蜡烛，调节高度，使_______和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上，目的是___________________；实验中他们发现光屏上的像偏下,那么应该把凸透镜向_________(上\下)调节.

②找清晰的像

实验成败的关键是能否在光屏上呈现烛焰清晰的像.如图所示，实验小组的同学先将凸透镜移到50cm刻度线处，将蜡烛移到10cm刻度线处，算出此时的物距u=______cm；接着移动光屏，当光屏上的像由不清晰变为清晰、再由清晰变为不清晰，通过对比找到了清晰的像的位置.实验小组的三个同学分别完成上述操作，测出的像距分别是11cm、14cm、17cm，他们测得结果差异较大的原是___________.

③成像规律的探究

（a）光屏移到如上图所示位置时，会呈现清晰的______（正立\倒立）、______（放大\等大\缩小）的像.

（b）保持凸透镜位置不动，将蜡烛每次向凸透镜靠近5cm，并且移动光屏直到呈现清晰的像，做了五次，他们发现光屏逐渐向_____（靠近\远离）凸透镜方向移动，像的大小______（变大\不变\变小\先变大后变小\先变小后变大）.

（c）实验时，用手挡在光屏前，发现光屏上的像消失了，在手上却出现了一个圆形光斑，把手拿开，光屏上再次呈现清晰的像，由此判断凸透镜成的是_____（实\虚）像.

（d）如上图所示，保持蜡烛和光屏位置不变，将凸透镜向______（蜡烛\光屏）方向移动，光屏上会再次呈现清晰的______（正立\倒立）、______（放大\等大\缩小）的像；由此他们推断出通过凸透镜的光发生折射时光路是_______的.

（e）要使得出凸透镜成像规律具有普遍性，需要改变____________（物距\凸透镜的焦距）重复实验.

（f）实验小组的同学用两个不同的凸透镜，进行了两次实验，如图所示.

在实验1中，在凸透镜的另一侧的光屏上观察到倒立、放大的“烛焰”；在实验2中，通过凸透镜观察到正立、放大的“烛焰”.则实验1中使用的凸透镜的焦距______（大于\小于\等于）实验2中使用的凸透镜的焦距.

④拓展探究

（a）当烛焰在光屏上成实像时，用一本书放在凸透镜前，从上向下移动，逐渐遮挡住镜面，发现光屏上的像大小将_______(变大\变小\不变)，像的亮度将_______(变亮\变暗\不变)；当书把凸透镜全部遮住时，光屏上的像将________.

（b）将蜡烛透镜A的距离由200cm处移至150cm处的过程中，光屏上所成的像与透镜间的距离均约为12cm，据此判断透镜的焦距约为12cm，运用这种方法测出来的焦距与实际相比______（偏大\等于\偏小）；由于光屏上的像太小，于是用另一个焦距为5cm的凸透镜B将像放大了再观看，如图所示，为了不改变像的正倒，此时凸透镜B到光屏的距离应________；若取下光屏，将凸透镜B放在____________（原光屏左侧一点\原光屏\原光屏右侧一点）的位置，通过透镜B还能看到刚才的像，这跟________（望远镜\显微镜）的成像原理相似.

（c）实验小组的同学为了模拟幻灯机，如图所示，在鞋盒侧壁上开了一个孔，将凸透镜嵌在小孔中，将正在播放电影的手机固定在鞋盒中适当的位置，盖上盒盖，居然可以墙上看电影.此时手机到凸透镜的距离应满足_________的条件，为了便于观看，手机上的画面应该朝______（上\下）.

（d）他们发现用蜡烛做实验不能全面的体现出像和物的正倒关系，于是用LED灯做成字母“F”替换蜡烛，在光屏上成清晰的像.在光屏后面观察物和屏上的像，他直接看到的物为“F”，则他看到屏上像的形状为（______）

A. B. C. D.

（e）实验小组的同学用自制的水透镜来探究眼睛的成像原理和视力的矫正（当向水透镜里注水时，水透镜的焦距将变小；当从水透镜里抽水时，水透镜的焦距将变大）．

如图甲所示能在光屏上成清晰的像，现将蜡烛向右移动一段距离，保持水透镜和光屏位置不动，要在光屏再次呈现清晰的像，应_____________（向水透镜里注水\从水透镜里抽水）；一个同学把自己的眼镜给水透镜“戴上”，如图乙所示．当将光屏向右移动后，他发现烛焰的像再次变得清晰，由此判断该同学戴的是________眼镜（近视\远视）.

Answer 1

【答案】用透镜看近处书本上的字 使字的像放大的是凸透镜缩小的是凹透镜 没有让凸透镜正对太阳光 没有测量光斑到凸透镜中心的距离才是焦距 10.0(或10) 点燃 烛焰 使像成在光屏中央 上 40 没有使光屏上的像最清晰时就测量像距 倒立 缩小 远离 变大 实 蜡烛 倒立 放大 可逆 凸透镜的焦距 小于 不变 变暗 消失 偏大 小于5cm 原光屏右侧 望远镜 f<u<2f 下 C 注水 近似

【解析】

掌握凸透镜的特点及成像规律。水透镜注水，抽水焦距如何变化，近视镜，远视镜对光的作用。通过这些知识据此分析。

（1）操作方法用透镜看近处书本上的字；判断依据是使字的像放大的是凸透镜缩小的是凹透镜.（2）失败的原因：a可能没有让凸透镜正对太阳光;b可能没有准确测量光斑到凸透镜中心的距离 ；由图可知。凸透镜的焦距是10cm.(3)① 将蜡烛、凸透镜和光屏依次安装在光具座上，点燃蜡烛，调节高度，使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上，目的是使像成在光屏中央；实验中他们发现光屏上的像偏下,那么应该把凸透镜向上调节.②根据图可知物距是50cm10cm40cm，测出的像距分别是11cm、14cm、17cm，他们测得结果差异较大的原是没有使光屏上的像最清晰时就测量像距。③ （a）光屏移到如上图所示位置时，会呈现清晰的倒立、缩小的像.

（b）保持凸透镜位置不动，将蜡烛每次向凸透镜靠近5cm，并且移动光屏直到呈现清晰的像，做了五次，即把物体移到了35cm处。此透镜的焦距是1ocm,所以蜡烛在一倍焦距以外，遵循物近像远，像变大的规律。所以像变大。 （c）实验时，用手挡在光屏前，发现光屏上的像消失了，在手上却出现了一个圆形光斑，把手拿开，光屏上再次呈现清晰的像，只要能呈现在光屏上的，都是实像。由此判断凸透镜成的是实像.

（d）如上图所示，保持蜡烛和光屏位置不变，将凸透镜向蜡烛方向移动，相当于把蜡烛和光屏的位置对调，物体在一二倍焦距之间，光屏上会再次呈现清晰的倒立、放大的像；由此他们推断出通过凸透镜的光发生折射时光路是可逆的.

（e）要使得出凸透镜成像规律具有普遍性，需要换用不同的凸透镜重新做实验，即改变凸透镜的焦距重复实验. （f）由图可知，实验1中，在凸透镜的另一侧的光屏上观察到倒立、放大的“烛焰”，即物距在一二倍焦距之间；在实验2中，通过凸透镜观察到正立、放大的“烛焰”物距在焦点之内，由此判断实验1中使用的凸透镜的焦距小于实验2中使用的凸透镜的焦距. ④拓展探究

（a）当烛焰在光屏上成实像时，用一本书放在凸透镜前，从上向下移动，逐渐遮挡住镜面，发现光屏上的像大小将不变，由于照射到凸透镜的光线减少，像的亮度将变暗；当书把凸透镜全部遮住时，光屏上的像将消失。

（b）将蜡烛透镜A的距离由200cm处移至150cm处的过程中，光屏上所成的像与透镜间的距离均约为12cm，据此判断透镜的焦距约为12cm，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12cm；小明运用这种方法测出来的焦距与实际相比偏大。由于光屏上的像太小，于是用另一个焦距为5cm的凸透镜B将像放大了再观看，为了不改变像的正倒，此时凸透镜B到光屏的距离应小于5cm；这样呈现的倒立缩小实像在B透镜的焦点之内，若取下光屏，将凸透镜B放在原光屏右侧一点的位置，通过透镜B还能看到刚才的像，这跟望远镜的成像原理相似.（c）可以墙上看电影.说明在墙上成的像是放大的实像，所以物距在一二倍焦距之间，即才能满足v2f.因为成的像是倒立的。所以手机上的画面应该朝下. （d）在光屏后面观察物和屏上的像是对称的，相当于平面镜成像。所以看到屏上像的形状为C答案。（e）如图甲所示能在光屏上成清晰的像，现将蜡烛向右移动一段距离，则所成的像也远离水透镜，保持水透镜和光屏位置不动，应让水透镜的折光能力增强，要在光屏再次呈现清晰的像，应所以往水透镜里注水；一个同学把自己的眼镜给水透镜“戴上”，如图乙所示．当将光屏向右移动后，他发现烛焰的像再次变得清晰，像远离水透镜，说明戴上的是具有发散作用的凹透镜，由此判断该同学戴的是眼镜近视.