1、
【探究名称】探究凸透镜成像的大小与哪些因素有关
【提出问题】小明通过前面物理知识的学习,知道放大镜就是凸透镜.在活动课中,他用放大镜观察自己的手指(图甲),看到手指______的像;然后再用它观察远处的房屋(图乙),看到房屋______的像.(选填“放大”、“等大”或“缩小”)
他想:凸透镜成像的大小可能与哪些因素有关?
【进行猜想】凸透镜成像的大小可能与______有关.
物体到凸透镜的距离/cm 光屏上像到凸透镜的距离/cm 光屏上像的大小
1 40 13.5 缩小
2 30 15 缩小
3 20 20 等大
4 15 30 放大
5 10 光屏上没有像
6 8 光屏上没有像
【设计并进行实验】
(1)小明在图丙所示的光具座上,不断改变蜡烛与透镜间的距离,并移动光屏进行实验,所获得的实验数据如上表所示.
(2)实验中,当小明用白纸遮掉凸透镜的上半部分时,光屏上成像的情况是______
A.只出现烛焰的上半部分的像 B.只出现烛焰的下半部分的像
C.仍然是完整的像,只是变暗些 D.成像情况像不受任何影响
(3)若小明改用焦距为12cm的另一凸透镜重做第4次实验,保持烛焰和凸透镜的位置不变,要在光屏上成清晰的像,他应将光屏向______(选填“靠近”或“远离”)透镜方向移动
【结论与应用】分析数据可知:
(1)物体到凸透镜的距离越短,光屏上像的大小就越______.
(2)保持蜡烛与光屏的位置不变,适当移动凸透镜,光屏上能成______次像.
(3)光屏上没有成像的原因是______.
放大;缩小;蜡烛到透镜的距离;C;远离;(1)大;(2)2;(3)u≤f.
试题分析:(1)要解决此题,首先要知道凸透镜成像的规律.
当u>2f时,成倒立、缩小的实像.对应应用如照相机.
当u=2f时,成倒立、等大的实像.
当f<u<2f时,成倒立、放大的实像,对应应用如幻灯机.
当u=f时,无像.经凸透镜折射后的光线是平行的,没有会聚点.
当u<f时,成正立、放大的虚像.如放大镜.
可见:u=2f位置是放大和缩小的分界点;u=f是虚像和实像的分界点.
当物体成实像时,随着物距u减小,像距增大,同时像也在增大.
(2)物体有无数点组成,物体上任一点射向凸透镜有无数条光线,经凸透镜折射后,有无数条折射光线会聚成该点的像.当遮住凸透镜的一部分,还有另外的部分光线,经凸透镜折射会聚成像.
(3)不能在光屏上成像的原因:烛焰、光屏、凸透镜的中心不在同一高度处;物距小于焦距,成虚像;物距等于焦距,不成像.
解:甲图,看近处的物体时,做为放大镜使用,此时成正立、放大的虚像.
乙图,当看远处的物体时,此时成物体倒立、缩小的实像.
甲乙两图物体到凸透镜的距离不同,所以可以看出凸透镜成像的大小可能与物体到凸透镜的距离有关.
遮住凸透镜的上半部,物体上任一点射向凸透镜的下半部,经凸透镜折射后,照样能会聚成像,像的大小不发生变化,折射光线减少,会聚成的像变暗,仍然是完整的像.
根据第3次实验,u=20cm,v=20cm,成倒立等大实像,可知所用透镜的焦距f=10cm,
若小明改用焦距为12cm的另一凸透镜重做第4次实验,透镜的焦距变大,相当于减小物距,当物体成实像时,随着物距u减小,像距增大,同时像也在增大.故要在光屏上成清晰的像,他应将光屏向远离透镜方向移动;
(1)根据表格中数据可以看出,成实像时,物距在逐渐减小,成的像逐渐变大,像距也逐渐变大.
(2)凸透镜成倒立缩小的实像,需满足u>2f,成倒立、缩小的实像,2f>v>f;
凸透镜成像的实质是光的折射,在光的折射现象中,光路是可逆的,保持凸透镜的位置不变,将蜡烛和光屏的位置相互交换后2f>u>f,成倒立放大的实像.因此光屏上能成2次像
(3)无论怎样移动光屏,都不能得到清晰的像,可能是因为物距小于焦距,成的像是虚像,或物距等于焦距,不成像.
故答案为:放大;缩小;蜡烛到透镜的距离;C;远离;(1)大;(2)2;(3)u≤f.
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