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實驗專題—探究凸透鏡成像規律
一、提出問題：凸透鏡成像，像的大小、正倒、虛實跟物距有什么關系？
二、實驗器材：帶刻度的光具座、蠟燭、光屏、透鏡（焦距在10～20 cm之間）、刻度尺．
三、實驗步驟：
1、先測出透鏡的焦距：讓凸透鏡在陽光下來回移動，找著最小、最亮的點，用刻度尺量出亮點與凸透鏡的距離，這就是這個凸透鏡的焦距．
2、實驗探討像的大小、正倒、虛實跟物距的關系：
①把透鏡放在光具座標尺中央，從透鏡的位置開始在左右兩邊的標尺上用粉筆標出等于焦距和2倍焦距的位置．
②點燃蠟燭，調整它們的高度，使燭焰、凸透鏡、光屏的中心大致在同一高度．
③把蠟燭放在離凸透鏡盡量遠的位置上，調整光屏到透鏡的距離，使燭焰在屏上成一個清晰的像，觀察像的大小、正倒，測出蠟燭與凸透鏡、凸透鏡與光屏間的距離．把數據記錄在表格中．
④繼續把蠟燭向凸透鏡靠近，觀察像的變化是放大還是縮小，是正立還是倒立，蠟燭與凸透鏡、凸透鏡與光屏的距離測出，將數據記錄在表格中．
⑤當蠟燭到一定位置上時，光屏沒有像，用眼睛直接對著凸透鏡觀察蠟燭的像，把蠟燭與凸透鏡、像與凸透鏡的距離，像是放大還是縮小的，像的正倒，填入表格中．
物距（u） 像距（v） 正倒 大小 虛實 應用 特點 物，像的位置關系
u＞2f 2f＞v＞f 倒立 縮小 實像 照相機、攝像機 - 物像異側
u=2f v=2f 倒立 等大 實像 精確測焦儀 成像大小的分界點 物像異側
2f＞u＞f v＞2f 倒立 放大 實像 幻燈機、電影、投影儀 - 物像異側
u=f - - - 不成像 強光聚焦手電筒 成像虛實的分界點 -
f＞u v＞u 正立 放大 虛像 放大鏡 虛像在物體同側
虛像在物體之后 物像同側
1．在“探究凸透鏡的成像規律”實驗中：
（1）如圖1所示，可知該凸透鏡的焦距為______cm；
（2）如圖2所示，應將光屏向______（選填“上”或“下”）調整，使燭焰、凸透鏡、光屏的中心在同一高度，其目的是______；
（3）當燭焰距離凸透鏡25cm時，移動光屏使光屏上成倒立、______的實像，生活中的______就是利用這個原理制成的；
（4）接下來將蠟燭向凸透鏡方向移動，若在光屏上還能得到清晰的像，應將光屏______凸透鏡（選填“靠近“或“遠離”）．
2.如圖所示，是探究凸透鏡成像規律的實驗裝置，燭焰、透鏡和光中心大致在 ，當凸透鏡的焦距f=10cm、物距u=15cm、像距v=30cm時，光屏上得到______、______的實像；若撤去光屏，簡要說明觀察該像的方法 ．
3．小明同學在“探究凸透鏡成像規律”的實驗中，選用了焦距未知的凸透鏡：
（1）將凸透鏡安裝在光具座上，用平行光作光源，移動光屏，在光屏上得到一個最小最亮的光斑，如圖所示，則該凸透鏡的焦距為______cm．
（2）正確安裝調節好實驗裝置后，小明同學進一步實驗，當把燭焰放在凸透鏡25cm處時，在凸透鏡另一側前后移動光屏，會在光屏上得到一個倒立______（選填“放大”或“縮小”）的清晰的實像．
（3）應用（2）中描述的凸透鏡成像原理，可以制成______（選填“放大鏡”、“投影儀”或“照相機”）．
（4）當燭焰通過凸透鏡在光屏上成一實像時，小明用不透明的紙擋住透鏡下半部分，則光屏上 所成的像______（選填“完整”或“不完整”）．
4．某同學用一個未知焦距的凸透鏡探究凸透鏡的成像規律．探究過程中將觀察到的現象和測量的數據記錄在下表中，請解答下列問題：
（1）該凸透鏡的焦距是______cm．
（2）在表中填出實驗序號2、4中像的性質和實驗序號4中像距的大小．
實驗序號 物距/cm 像距/cm 像的性質
1 20 6.7 倒立縮小的實像
2 15 7.5
3 10 10 倒立等大的實像
4 7.5
5 4 / 正立放大的虛像
5.用焦距10cm的凸透鏡做“探究凸透鏡成像規律”的實驗，如圖所示．（凸透鏡的位置固定不動）
（1）為了便于觀察實驗現象，實驗環境應該______（選填“較亮”或“較暗”）一些，此實驗過程中蠟燭燃燒后逐漸變短，則光屏上燭焰的像也將逐漸向______移動．
（2）記錄實驗數據如下表，請將所缺的實驗數據和像的性質補充完整．
實驗序號 物距u/cm 像距v/cm 像的性質
1 30 15 ①
2 20 20 倒立、等大的實像
3 15 ② 倒立、放大的實像
4 6 無 正立、放大的虛像
請根據實驗序號4的成像規律，寫出在生活中的一個應用 ③______．
（3）若已在光屏上成清晰的像，此時用遮光布遮住凸透鏡的下小半部分，則所成的燭焰的像為______（選填“不完整的像”、“亮度相同的完整像”或“亮度稍暗的完整的像”）．
（4）曉紅在早上9：00利用太陽光進行觀察凸透鏡焦點的活動，她將凸透鏡與水平地面平行放置，調節凸透鏡到地面的距離，直至地面上出現一個最小的亮點，她認為此點就是凸透鏡的焦點．你認為她這種活動過程存在的問題是：______．
6．在“探究凸透鏡成像規律”的實驗中
（1）實驗裝置正確安裝并調節后，小芳同學某次實驗情景如圖所示，此時她在光屏上看到了燭焰清晰的像，生活中的______就是利用這一原理制成的．
（2）實驗過程中，如果用不透明的硬紙板檔住凸透鏡的上半部分，則光屏上的像______．
A．只出現燭焰像的上半部分 B．只出現燭焰像的下半部分
C．出現燭焰完整的像，但像更小了 D．像仍然是完整的，且大小不變，只是變暗了
（3）如果保持蠟燭和凸透鏡的位置不變，把光屏向右移一小段距離后，要想在光屏上再次得到清晰的像，可在蠟燭與凸透鏡之間放一個______（選填“近視眼鏡”或“遠視眼鏡”）．
（4）實驗過程中，燃燒的蠟燭在不斷縮短，導致光屏上的像向上移動，為了使燭焰的像能成在光屏中央，在不更換實驗器材的情況下，請寫出一種可行的方法：______．
7．在“探究凸透鏡成像的規律”實驗中，某同學的實驗如圖甲所示：
（1）要使蠟燭的像成在光屏的中央，應將光屏向______（選填“上”或“下”）調整．
（2）若此凸透鏡的焦距為10cm，蠟燭放在距離凸透鏡15cm處，調節另一側光屏的位置可得到燭焰清晰、倒立、______（選填“放大”、“縮小”或“等大”）的______（選填“實”或“虛”）像；
（3）某小組實驗時對圖甲中的裝置進行了改進，將蠟燭換成LED燈、光屏換成帶有方格的光屏，如圖乙所示．
①蠟燭換成LED燈的優點是______． ②光屏換成帶有方格光屏的優點是______．
8．在“探究凸透鏡成像規律”的實驗中，凸透鏡的焦距為10cm．
（1）調整實驗器材，使燭焰和光屏的中心位于凸透鏡的主光軸上，如圖所示，這樣調整的目的是為了______；
（2）把點燃的蠟燭由圖示位置移至光具座的14cm刻度處時，需將光屏向______（選填“左”或“右”）移動才能在光屏上成清晰、倒立、______的實像；______就是利用這一成像規律工作的；
（3）完成實驗后，繼續模擬遠視鏡的缺陷，給透鏡戴上遠視眼鏡，調節光屏的位置，使燭焰在光屏上成一個清晰的像；取下遠視眼鏡，保持蠟燭和凸透鏡的位置不變，為使光屏上再次得到清晰的像，應將光屏______（選填“遠離”或“靠近”）透鏡．
9.根據人眼視物的原理，某同學想探究“凸透鏡的焦距與厚度的關系”，他猜想凸透鏡的焦距還與凸透鏡的材料和口徑有關．他自制了一個口徑不變的“水凸透鏡”，通過注射器向“水凸透鏡”中注水或向外抽水，改變“水凸透鏡”的厚度．實驗裝置如圖所示．
（1）將平行光源、“水凸透鏡”和光屏放在光具座上，調整平行光源、“水凸透鏡”、光屏的中心大致在同一______上．
（2）實驗中，“水凸透鏡”的厚度變化不宜過大，且厚度無法測量，可以通過注射器內水的體積間接反映“水凸透鏡”的厚度．畫出記錄實驗數據的表格，表格中要有必要的信息．
（3）實驗中，調整好“水凸透鏡”的厚度，使平行光源發出平行光，移動光屏找到焦點，測量出“水凸透鏡”的焦距．請具體說明移動光屏找到焦點的實驗操作：______．
10．某同學用蠟燭、凸透鏡和光屏做“探究凸透鏡成像規律”的實驗，裝置如圖所示．
（1）要使燭焰的像能成在光屏的中央，應將蠟燭向______（填“上”或“下”）調節．
（2）實驗過程中，當燭焰距凸透鏡20cm時，移動光屏至某一位置，能在光屏上得到一個等大清晰的像，則該凸透鏡的焦距是______cm．
（3）當燭焰距凸透鏡35cm時，移動光屏，可在光屏上得到一個清晰、倒立、______的實像，日常生活中利用這一原理制成的光學儀器是______（填“照相機”、“投影儀”或“放大鏡”）．要使燭焰在光屏上所成的像變大，應保持透鏡的位置不動，調節蠟燭的位置，同時將光屏______（填“靠近”或“遠離”）透鏡，直至得到清晰的像．
（4）實驗中怎樣操作，才能在光屏上得到最清晰的像？______．
11.如圖所示的甲、乙兩圖分別是“探究平面鏡成像特點”和“探究凸透鏡成像規律”的實驗裝置．
（1）在“探究平面鏡成像特點”的實驗中，將點燃的蠟燭A整立在玻璃板前面，再拿一支跟它完全相同的未點燃的蠟燭B在玻璃板后面移動，直到看上去它跟蠟燭A的像完全重合，這樣操作的目的是為了______，同時也證明了像與物體的大小相等．
（2）在“探究凸透鏡成像規律”的實驗中，調整蠟燭、透鏡和光屏到圖乙所示位置時，光屏上出現清晰的燭焰的像，此時甲、乙兩圖中平面鏡與凸透鏡所成像的不同點是______，此時保持凸透鏡位置不動，將蠟燭逐漸向凸透鏡的焦點靠近，要想在光屏上觀察到清晰的燭焰的像，則光屏應從圖乙的位置向______（選填“靠近”或“遠離”）凸透鏡的方向移動，所成像的大小將______（選填“變大”、“變小”或“不變”）．
答案：
1.（1）10（2）下，使像成在光屏的中央（3）縮小，照相機（4）遠離
2. （1）同一高度上（2）倒立，放大（3）眼睛在光屏原來位置右側某一區域向左看．
3.(1)10(2)縮小 （3）照相機（4）完整
4.（1）5cm(2)倒立縮小的實像，15cm,倒立放大的實像
5. （1）較暗 ， 向上 （2） 倒立縮小實像 30 放大鏡（3） 亮度稍暗的完整像（4） 凸透鏡沒有正對著太陽光
6.（1）照相機（2）D（3）近視眼鏡（4）將蠟燭向上調節（或將凸透鏡向下調節或將光屏向上調節））
7.（1）下（2）放大，實（3）實驗現象更明顯，便于比較像的大小
8. (1)像成在光屏中央 （2）左，縮小，照相機 （3）遠離
9.(1)高度
（2）
（3）將光屏從離凸透鏡較近的地方，沿著光具座，向遠離凸透鏡的方向移動，觀察光屏上的光斑，直到這個光斑最小最亮，然后停止移動。
10.（1）上（2）10（3）縮小，照相機，遠離（4）調節光屏到某一位置，將光屏靠近或遠離凸透鏡時，像都會變模糊，此時光屏上的像最清晰。
11.（1）確定像的位置（2）平面鏡成正立、等大的虛像，凸透鏡成倒立、縮小的實像；遠離；變大。

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