Question

探究凸透鏡成像規(guī)律的實驗中：
（1）王聰同學(xué)先將凸透鏡正對著太陽光，調(diào)整凸透鏡和白紙間的距離，直到太陽光在白紙上會聚成一個最小、最亮的點，如圖1所示，這一操作的目的是

測量凸透鏡的焦距

；
（2）將凸透鏡、蠟燭和光屏放在光具座上進行實驗時，王聰點燃蠟燭，沿光具座移動光屏，發(fā)現(xiàn)光屏上的像不完整（如圖2所示），原因是

燭焰、凸透鏡和光屏的中心不在同一高度

．
（3）問題解決后，王聰經(jīng)過規(guī)范操作，測量準(zhǔn)確，實驗記錄如下表：

序號	物距u/cm	像距v/cm	像的性質(zhì)
1	30.00	10.91	a
2	16.00	16.00	倒立，等大，實像
3	12.00	24.00	b
4	6	/	正立、放大、虛像

①根據(jù)上表信息可知凸透鏡的焦距f=

8

cm；
②表格中有幾項內(nèi)容漏寫了，請你幫助填補：a

倒立，縮小，實像

；b

倒立，放大，實像

；
③在第4次實驗時，所成的像是虛像，無論怎樣移動光屏，光屏上始終得不到像．為了觀察到此時的像，眼睛和蠟燭應(yīng)該在凸透鏡的

異

（“同”或“異”）側(cè)．
（4）小雪小組做此實驗時，對實驗裝置進行了改進，他們不用蠟燭，而用由幾個發(fā)光二極管做成“F”字樣的發(fā)光體進行實驗（如圖3所示），你認(rèn)為其好處是

可以增加物體的亮度，使成像更清晰

．（寫出一點即可）

Answer 1

分析：（1）首先確定凸透鏡的焦點，然后測量凸透鏡的焦距．
（2）當(dāng)燭焰、凸透鏡、光屏的中心不在同一高度時，像不能成在光屏的中心．
（3）①凸透鏡成像時，u=2f，成倒立、等大的實像，v=2f，利用物距和焦距的關(guān)系求凸透鏡的焦距．
②比較物距和焦距的關(guān)系，判斷凸透鏡成像的性質(zhì)．
③凸透鏡成像時，u＜f，成正立、放大的虛像，物像在凸透鏡的同側(cè)．
（4）用由幾個發(fā)光二極管做成“F”字樣的發(fā)光體進行實驗，物體越亮，物體的像會更清晰，便于觀察像的性質(zhì)；實驗過程中物體的大小不變，不必再調(diào)節(jié)物體、凸透鏡、光屏的高度；物體不晃動，便于比較物像的大小關(guān)系；從環(huán)保角度分析等．

解答：解：（1）將凸透鏡正對著太陽光，平行光線平行于主光軸，經(jīng)凸透鏡折射后會聚在主光軸上一點，這點是凸透鏡的焦點，焦點到光心的距離是凸透鏡的焦距．所以這一操作的目的是測量凸透鏡的焦距．
（2）實驗過程中，像不能呈現(xiàn)在光屏的中心，是因為燭焰、凸透鏡和光屏的中心不在同一高度．
（3）①物距u=f=16cm，成倒立、等大的實像，所以凸透鏡的焦距f=8cm．
②a：物距u=30cm，u＞2f，成倒立、縮小的實像．
b：物距u=12cm，2f＞u＞f，成倒立、放大的實像．
③物距u=6cm，u＜f，成正立、放大的虛像．物像在凸透鏡的同側(cè)，所以眼睛要在光屏一側(cè)，經(jīng)凸透鏡觀察蠟燭，所以眼睛和蠟燭在凸透鏡的異側(cè)．
（4）用由幾個發(fā)光二極管做成“F”字樣的發(fā)光體進行實驗，可以增加物體的亮度，使成像更清晰，便于觀察凸透鏡成像的性質(zhì)；實驗過程中物體不會變短，不必再調(diào)節(jié)物體、凸透鏡、光屏中心的高度；所成的像不會晃動，更加穩(wěn)定；二極管使用起來更安全、環(huán)保．
故答案為：（1）測量凸透鏡的焦距；（2）燭焰、凸透鏡和光屏的中心不在同一高度；（3）①8；②倒立，縮小，實像；倒立，放大，實像；③異；（4）可以增加物體的亮度，使成像更清晰（答案不唯一）．

點評：（1）陽光測焦距法，實驗中經(jīng)常出現(xiàn)，要從圖示上讀出凸透鏡焦距的大小．
（2）無論平面鏡成像，還是凸透鏡成像實驗中，物體越亮，物體的像越清晰．
（3）掌握凸透鏡成像的幾種情況：
u＞2f，成倒立、縮小的實像．
u=2f，成倒立、等大的實像．
2f＞u＞f，成倒立、放大的實像．
u＜f，成正立、放大的虛像．