Question

19．晴天正午，小健与同学从树荫下走过时，发现地面上有许多大小、形状不同的光斑，如图1所示．光斑的形状与什么要素有关呢？光斑又是如何形成的呢？对此他们马上进行了探究，他们猜想光斑的形状：
a．与树叶形状有关，光斑是树叶的影子；
b．与树叶间空隙形状有关；
c．与树叶间空隙大小有关．
（1）根据所学知识，可确定猜想a是不合理 （合理/不合理）的；
（2）为了进行探究，他们制作了甲、乙、丙、丁四个带孔的卡片，如图2所示，其中甲、乙卡片中小孔的尺寸均为3mm，甲、丙、丁卡片中的大孔的尺寸均为2cm，且丙、丁卡片中大孔尺寸相同，在进行探究时，他们在地上铺上一张白纸，把带孔的卡片置于上方，让太阳光通过卡片上的孔，观察纸面上出现的光斑形状．若让你在甲、乙、丙、丁四张卡片中选择一张卡片用来验证光斑的形状与树叶间空隙形状有关，你选用丙卡片；
在探究光斑形状与树叶间空隙大小是否有关时，小健选用甲卡片进行实验探究，发现白纸上得到四个圆形光斑，由此得出光斑的形状与树叶间空隙大小无关的结论，这结论不可靠（可靠/不可靠），若由你进行探究，你将如何设计带孔的卡片？请在图3虚线框内画出孔的形状．
（3）小健的同桌为了研究孔的大小对光斑形状的影响，另外设计了四种开有不同形状孔的卡片甲，并用另一张卡片乙覆盖在甲上，如图4所示．接着，从图示位置沿箭头方向水平移动乙，观察光斑形状的变化情况．下列合乎要求的是A
（4）小健知道了光斑的成因后，又动手制作简易的针孔相机，他在空易拉罐的底部中央戳个小圆孔，将顶部剪去后，蒙上一层塑料薄膜，如图戊所示．请你回答下列问题：
小健用针孔相机观察校园内旗杆顶上的国旗，如图己所示．则他在塑料薄膜光屏上看到国旗的形状是图5中的A
（5）小健把针孔相机靠近旗杆顶上的国旗进行观察，则塑料薄膜光屏上看到的国旗的像变大（变大/变小/不变）．
（6）通过探究，他们得到了以下结论，其中错误的是C
A．通过小孔形成的圆形光斑是像，通过大孔形成的光斑不是像
B．小孔形成的光斑与小孔的形状无关，大孔形成的光斑与大孔的形状有关
C．小孔和大孔所形成的光斑，其大小均与孔到地面的距离有关
D．不管光斑是不是像，它们都是由光的直线传播形成的．

Answer 1

分析 （1）知道光斑是小孔成像现象，影子是光的直线传播时遇到不透明的物体而在物体后面出现的光射不到的区域．
（2）根据控制变量法可知：每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物影响，分别加以研究，最后再综合解决．
根据光斑和影子的形成原因分别分析各实验的结论即可判断．
（3）小孔成像是光的直线传播形成的，探究孔的大小对光斑形状的影响，必须控制孔的形状不变，只改变孔的大小．
（4）小孔成像成的是倒立的实像，倒立的含义是指上下、左右均相反；
（5）像的大小与物到孔的距离、孔到薄膜的距离有关；孔到薄膜的距离一定时，物到孔的距离越小，所成的像越大；反之，所成的像越小；
（6）根据光斑和影子的形成原因分别分析各实验的结论即可判断．

解答 解：（1）猜想a是光斑是树叶的影子，因为光斑是小孔成像现象，不是影子，所以不合理．
（2）根据控制变量法可知：验证“光斑的形状与树叶间空隙形状（即孔的形状）有关”时，保持树叶间空隙大小不变，改变孔的形状，观察光斑的形状，所以符合这一条件的是乙和丙卡片；但乙卡片中由于孔太小，实验时现象是光斑形状与孔的形状无关，所以为了选择丙卡片来证实“光斑形状与树叶间空隙形状有关”．
小明选用甲卡片进行实验探究，而甲卡片孔的形状相同，孔的大小改变，根据控制变量法可知：验证“光斑的形状与树叶间空隙形状（即孔的形状）有关”时，保持树叶间空隙大小不变，改变孔的形状，所以由此得出的结论是不可靠． 
根据控制变量法可知：验证“光斑的形状与树叶间空隙形状（即孔的形状）有关”时，保持树叶间空隙大小不变，孔的形状不同，所以设计的带孔的卡片如图：

（3）A图中随着卡片乙向左移动，孔的形状始终是三角形，并且逐渐变小，故A符合要求；BCD三图中随着卡片乙向左移动，孔的形状发生了变化，不符合要求．
（4）物体上部发出或反射的光经小孔后射到薄膜的下部，物体下部发出或反射的光经小孔后射到薄膜的上部，左面的光线射到右面，所成像上下和左右均相反；所以看到国旗的像应为A图；
（5）小华把针孔相机靠近旗杆顶上的国旗，国旗与小孔间的距离逐渐变小，所以成的像变大；
（6）图1实验说明：在光屏与小孔的距离相同的条件下，
如果孔较小，通过孔形成的光斑是小孔成像现象，光斑形状与孔的形状无关；
如果孔太大，通过孔形成的光斑不再是小孔成像现象，而是影子的原因，则光斑形状与孔的形状有关；
图2与图3实验说明：在孔的形状一定的条件下，
如果光屏与小孔的距离较近，通过孔形成的光斑不再是小孔成像现象，而是影子的原因，则光斑形状与孔的形状有关；
如果光屏与小孔的距离较远时，通过孔形成的光斑属于小孔成像现象，光斑形状与孔的形状无关；
由上可知：A、B、D正确；
小孔所形成的光斑，其大小与孔到地面的距离有关；大孔所形成的光斑，其大小与孔到地面的距离无关；故C选项错．
故答案为：（1）不合理；（2）丙；不可靠；见上图；（3）A； （4）A；（5）变大；（6）C．

点评 本题考查了实验现象分析、小孔成像原因分析，重点是考查控制变量法的应用，应认真审题、根据题意获取所需信息是正确解题的关键．