資源簡(jiǎn)介

凸透鏡成像學(xué)案
一． 下圖是物理課本 《凸透鏡成像的規(guī)律》 中節(jié)選的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
用一支蠟燭作為發(fā)光物體， 一塊白色硬紙板作為屏， 研究燭焰的成像情況先把點(diǎn)燃的蠟燭放在較遠(yuǎn)處， 調(diào)整光屏到凸透鏡的距離。 使?fàn)T焰在屏上成清晰的實(shí)像。觀察實(shí)像的大小和正倒， 測(cè)出物距 u 和像距v（像到凸透鏡的距離）。
再把蠟燭向凸透鏡移近幾厘米，放好后重復(fù)以上操作。繼續(xù)向凸透鏡移動(dòng)蠟燭并調(diào)整光屏的位置，你總能在屏上得到蠟燭的像嗎？撤去光屏，從光屏一側(cè)向透鏡方向看去，能否觀察到蠟燭的像？像在什么位置？
實(shí)驗(yàn)環(huán)境(為了使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯，應(yīng)選擇較暗的環(huán)境)
焦距 次數(shù) 物距u/ cm 像距v/ cm 像的性質(zhì)
虛實(shí) 大小 倒正
f =10cm 1 45 13 實(shí)像 a. 倒立
2 30 15
3 20 b. 實(shí)像 c. 倒立
4 18 22 實(shí)像 放大 d.
5 15 e
6 8 … f 放大 正立
7 5 …
（1）實(shí)驗(yàn)前先調(diào)節(jié)燭焰、凸透鏡和光屏三者中心大致在 ，
目的是
(2)把蠟燭放在較遠(yuǎn)處，調(diào)整光屏到凸透鏡的距離，使?fàn)T焰在光屏上成清晰的實(shí)像，觀察________________，測(cè)出____________
(3)把蠟燭向凸透鏡靠近幾厘米，重復(fù)上述操作
（4）.表格中有幾項(xiàng)內(nèi)容漏寫了， 請(qǐng)你幫助填補(bǔ)： a. ； b. ；c. ； d e f 。
（5）.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中小欣觀察到第2次所成的像 （選填 “大于” 、“等于” 或 “小于” ） 第 1.次所成的像。
（6）.當(dāng)把蠟燭調(diào)到距離透鏡 8cm 的位置時(shí)，小欣發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎樣移動(dòng)光屏，光屏上始終得不到像。如何觀察？看到什么現(xiàn)象？
(7)實(shí)驗(yàn)結(jié)論
a. 當(dāng)u>2f 時(shí)，f當(dāng)u＝2f 時(shí)，v＝2f，成倒立、______的實(shí)像，應(yīng)用 ；
當(dāng)f2f，成倒立、放大的實(shí)像，應(yīng)用 ；
當(dāng)u＝f 時(shí)不成像；
當(dāng)ub. 成實(shí)像時(shí)，物距增大，像距 ，像 ；
成虛像時(shí)，物距增大，像距 ，像 ；
凸透鏡成像規(guī)律記憶口訣
C.①一倍焦距分虛實(shí)，二倍焦距分大小
一倍焦距處是實(shí)像 、虛像的分界點(diǎn) ，物體在一 倍焦距以內(nèi)，成的是正立的虛像;在一倍焦距以外，成的是倒立的實(shí)像.
二倍焦距處是成放大、縮小的實(shí)像的分界點(diǎn)，物體在二倍到二倍焦距之間成的是放大的實(shí)像;在二倍焦距之外成的是縮小的實(shí)像.
②倒立的都是實(shí)像，正立的都是虛像
d.當(dāng)u>v時(shí)成
當(dāng)u=v時(shí)成
當(dāng)u作圖
實(shí)驗(yàn)操作注意事項(xiàng)
1、 實(shí)驗(yàn)中如何粗略測(cè)量凸透鏡的焦距？你還有哪些測(cè)量凸透鏡焦距的方法
2、（1）.
在探究凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)中，由于蠟燭火焰的高度不合適，在光屏上得到如圖2所示不完整的像，要得到蠟燭火焰完整的像，應(yīng)怎樣調(diào)節(jié)
（2）.實(shí)驗(yàn)一段時(shí)間后，蠟燭變短了，要使?fàn)T焰的像仍然成在光屏的中心，應(yīng)將光屏怎樣移動(dòng)
3、光屏上找不到像的原因
（1）.無(wú)論怎樣移動(dòng)燭焰、凸透鏡、光屏，光屏上沒(méi)有蠟燭的像
（2）.若點(diǎn)燃蠟燭后，無(wú)論怎樣移動(dòng)光屏都不能在光屏上得到像，可能是哪些原因造成的？
（3）.無(wú)論怎樣移動(dòng)光屏，在光屏上出現(xiàn)一個(gè)大小不變的圓形光斑。
4 、實(shí)驗(yàn)中怎樣判斷光屏上的像是否最清晰？
5、實(shí)驗(yàn)中，若將凸透鏡的一部分用遮光板遮住，光屏上的像發(fā)生什么變化？
6、 小明創(chuàng)造性地用發(fā)光二極管鑲嵌在白色的板上代替蠟燭作光源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)你分析用二極管代替蠟燭的好處？
白色光屏可用方格光屏代替的優(yōu)點(diǎn)(便于比較像的大小)
8、小龍想探究凸透鏡成像特點(diǎn)時(shí)，蠟燭火焰在光屏上成的像左右是否顛倒 請(qǐng)你幫他設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。
9、光屏上此時(shí)成倒立縮小的像時(shí)，對(duì)調(diào)物與光屏的位置，光屏上還能
原因
變焦問(wèn)題
Ⅰ. 換焦距不同的凸透鏡后像的變化及調(diào)節(jié)方法(透鏡和蠟燭位置不變)
a. 換焦距小的凸透鏡，會(huì)聚能力變強(qiáng)，光線提前會(huì)聚，光屏向靠近凸透鏡的方向移動(dòng)
b. 換焦距大的凸透鏡，會(huì)聚能力變?nèi)酰饩€延遲會(huì)聚，光屏向遠(yuǎn)離凸透鏡的方向移動(dòng)
C.同種材料的凸透鏡越后，焦距越短會(huì)聚能力越強(qiáng)（水透鏡）
Ⅱ. 在蠟燭和凸透鏡間加近視眼鏡（凹透鏡）或遠(yuǎn)視眼鏡（凸透鏡）時(shí)，為了成清晰的像，光屏應(yīng)如何移動(dòng)
a. 加近視眼鏡(凹透鏡)：光屏向_____透鏡的方向移動(dòng)(選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)
如果光屏不動(dòng)，蠟燭向_____透鏡的方向移動(dòng)(選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)
b. 加遠(yuǎn)視眼鏡(凸透鏡)：光屏向_____透鏡的方向移動(dòng)(選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)
如果光屏不動(dòng)，蠟燭向_____透鏡的方向移動(dòng)(選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)
一題多設(shè)問(wèn)
某實(shí)驗(yàn)小組用凸透鏡做“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)，蠟燭位于光具座上A點(diǎn)，如圖甲所示.
(1)實(shí)驗(yàn)前老師讓同學(xué)們將實(shí)驗(yàn)室窗簾拉上后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，據(jù)此小組同學(xué)討論后認(rèn)為實(shí)驗(yàn)應(yīng)在光線較_____的環(huán)境中進(jìn)行更便于觀察.
(2)首先在光具座上放置實(shí)驗(yàn)器材，圖甲中光具座A處放置蠟燭，則C處應(yīng)放置______(選填“凸透鏡”或“光屏”).
(3)器材調(diào)整完畢后，小明用如下方法測(cè)量凸透鏡的焦距：將一束平行于主光軸的光射向凸透鏡，調(diào)整光屏，直到在光屏上形成一個(gè)___________的光斑，用刻度尺測(cè)量光斑到凸透鏡光心的距離即為焦距，如圖乙所示，該透鏡的焦距為____cm.
(4)焦距測(cè)量后，小明開始進(jìn)行探究，當(dāng)各元件位置如上圖所示時(shí)，光屏上成清晰的像.
①
此時(shí)物距是_____cm，像距是_____cm，可在光屏上得到一個(gè)清晰倒立、_____(選填“放大”或“縮小”)的實(shí)像，生活中_______(選填“照相機(jī)”“投影儀”或“放大鏡”)就是利用這一成像原理制成的.
②若將蠟燭與光屏的位置互換，光屏上____(選填“能”或“不能”)看到清晰
的像，原因是______________，此時(shí)成像情況符合________(選填“照相機(jī)”“投影儀”或“放大鏡”)的原理.
(5)小明繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，將蠟燭移至30 cm處時(shí)，要想得到清晰的像，光屏應(yīng)移至____cm處，此時(shí)成倒立、______的實(shí)像．保持透鏡位置不動(dòng)，小明又將蠟燭移動(dòng)到25 cm刻度線處，應(yīng)向____(選填“左”或“右”)適當(dāng)移動(dòng)光屏，光屏上能承接到一個(gè)倒立、_____(選填“放大”或“縮小”)的實(shí)像.
(6)保持凸透鏡不動(dòng)，小明將蠟燭移動(dòng)至45 cm處時(shí)，無(wú)論怎么移動(dòng)光屏都無(wú)法成清晰的像，原因是________________________．此時(shí)燭焰發(fā)出的光經(jīng)過(guò)凸透鏡折射后成___________(填成像的正倒、 大小特點(diǎn))的____(選填“虛”或“實(shí)”)像.
(7)實(shí)驗(yàn)中小明發(fā)現(xiàn)，由于實(shí)驗(yàn)時(shí)間較長(zhǎng)，蠟燭會(huì)變短，燭焰的像在光屏上的位置會(huì)向____(選填“上”或“下”)方移動(dòng)，為了能讓所成清晰的像回到光屏中央，可將凸透鏡向____(選填“上”或“下”)調(diào)節(jié).
(8)小明根據(jù)自己的測(cè)量結(jié)果及觀察到的現(xiàn)象，得到如下數(shù)據(jù)：
實(shí)驗(yàn)序號(hào) 物距/cm 像距/cm 像的特點(diǎn)
正倒 大小 虛實(shí)
1 40 13.3 倒立 縮小 實(shí)像
2 30 15 倒立 縮小 實(shí)像
3 20 20 倒立 等大 實(shí)像
4 15 30 倒立 放大 實(shí)像
5 12 60 倒立 放大 實(shí)像
6 10 40 不成像
7 8 / 正立 放大 虛像
8 4 / 正立 放大 虛像
①分析數(shù)據(jù)可知，成放大實(shí)像時(shí)，像距與物距之和隨物距的增大而_____.
②通過(guò)1、2、3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出：當(dāng)凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物距減小，像距_____.
③分析數(shù)據(jù)可知，____倍焦距處是放大與縮小實(shí)像的分界點(diǎn)，____倍焦距是實(shí)
像與虛像的分界點(diǎn).
④觀察數(shù)據(jù)，老師發(fā)現(xiàn)表格中第____次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是錯(cuò)誤的，判斷的理由是_________________________________
(9)得出結(jié)論后，該小組與其他小組進(jìn)行交流．他們發(fā)現(xiàn)其他小組選取了不同焦距的凸透鏡進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，也得到了與自己相同的結(jié)論．這樣使該探究的結(jié)論更_____________．
(10)若光屏上已經(jīng)得到燭焰清晰完整的像，小明不小心用手指的指尖觸摸到了凸透鏡，則光屏上會(huì)出現(xiàn)___________________(選填“變暗的燭焰完整的像”或“變亮的燭焰不完整的像”)．
（11）小明將眼鏡片放在上圖中透鏡和燭焰之間，光屏上的清晰的像變模糊了，將光屏向左移動(dòng)，光屏上再次呈現(xiàn)清晰的像，該眼鏡片是______(選填“近視”或“遠(yuǎn)視”)眼鏡的鏡片．
(加近視鏡片后成像變化)小明在探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)時(shí)，在蠟燭與透鏡之間放置了一副近視眼鏡后，光屏上得到燭焰清晰的像(如圖所示)，此時(shí)光在光屏上發(fā)生的是____(選填“鏡面”或“漫”)反射．取走近視眼鏡，保持凸透鏡和光屏位置不變，為使光屏上再次得到清晰的像，應(yīng)將蠟燭_____(選填“遠(yuǎn)離”或“靠近”)凸透鏡 .
變式2　 (辨別鏡片)在做“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，器材放置位置如圖所示時(shí)光屏上恰好成清晰的像．此時(shí)將一鏡片B放在凸透鏡A與光屏之間某處(圖中未畫出)．光屏上原來(lái)清晰的像變模糊了，將光屏向遠(yuǎn)離凸透鏡A的方向移動(dòng)，光屏上又呈現(xiàn)燭焰清晰的像，這說(shuō)明鏡片B對(duì)光線有______(選填“會(huì)聚”或“發(fā)散”) 作用，鏡片B能用來(lái)矯正________(選填“近視眼”或“遠(yuǎn)視眼”)．
(12)當(dāng)光屏上呈現(xiàn)清晰的像時(shí)，不改變上圖中蠟燭和透鏡位置：
①若將凸透鏡換成焦距相同鏡面較小的凸透鏡，再次實(shí)驗(yàn)，光屏上所成的像與原來(lái)相比_____(選填“變小”“變暗”或“變不完整”)了.
②若將凸透鏡換成鏡面大小相同、焦距稍小的凸透鏡，再次實(shí)驗(yàn)，則需將光屏向_____(選填“左”或“右”)移動(dòng)能成清晰的像，光屏上所成的像與原來(lái)的像比_____(選填“變大”或“變小”)了．
(13)(實(shí)際應(yīng)用)完成實(shí)驗(yàn)后，小明想起用照相機(jī)照畢業(yè)合影時(shí)，如果最邊緣的兩位同學(xué)未進(jìn)入取景框，攝像師會(huì)將相機(jī)的鏡頭向______(選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)同學(xué)的方向調(diào)一些.
(14)(創(chuàng)新裝置)(2019廣東省卷)如圖丁所示，在標(biāo)有均勻格子的面板上制作字母“A”狀LED燈替代蠟燭，光屏上標(biāo)有同樣的均勻格子，此裝置的優(yōu)點(diǎn)是______________________________________________________.(寫出一點(diǎn)即可)
（15）沈仔細(xì)同學(xué)相探究凸透鏡成像規(guī)律．實(shí)驗(yàn)桌上有兩個(gè)凸透鏡，焦距分別為10cm和20cm．請(qǐng)你幫助他完成下列內(nèi)容：
（1）他選將其中一塊凸透鏡放在光具座上，當(dāng)燭焰、透鏡及光屏的位置如圖甲所示時(shí)，恰觀察圖乙所示的凸透鏡形狀，可以確定他選擇的凸透鏡是圖　　（選填“甲”或“乙”）．
（2）他接著將蠟燭移動(dòng)到20cm刻度處時(shí)，保持凸透鏡位置不動(dòng)，調(diào)整光屏的位置，光屏上得到一個(gè)清晰倒立　　的實(shí)像（選填“放大”或“縮小”）；
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
小明生日的時(shí)候爺爺送給他一個(gè)禮物盲盒，拆開后發(fā)現(xiàn)里面裝有三只大小、形狀完全相同的凸透鏡，分別由玻璃、水晶、塑料制成．小明想要探究“凸透鏡的焦距與制作材料是否有關(guān)”．除了這三個(gè)凸透鏡，可供選擇的器材還有激光燈若干、點(diǎn)燃的蠟燭、光屏等，請(qǐng)你幫他設(shè)計(jì)這次探究的實(shí)驗(yàn)方案：

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