Question

1．探究凸透镜成像规律的实验中：

（1）王聪同学先将凸透镜正对着太阳光，调整凸透镜和白纸间的距离，直到太阳光在白纸上会聚成一个最小、最亮的点，如图1所示，这一操作的目的是测量凸透镜的焦距；
（2）将凸透镜、蜡烛和光屏放在光具座上进行实验时，王聪点燃蜡烛，沿光具座移动光屏，发现光屏上的像不完整（如图2所示），要在光屏上看到完整的像，你的操作是光屏向上移（或蜡烛向上移或凸透镜向下移）．
（3）问题解决后，王聪经过规范操作，测量准确，实验记录如表：

序号	物距u/cm	像距v/cm	像的性质
1	30.00	10.91	a
2	16.00	16.00	倒立，等大，实像
3	12.00	24.00	b
4	6	/	正立、放大、虚像

①根据上表信息可知凸透镜的焦距f=8cm；
②表格中有几项内容漏写了，请你帮助填补：a倒立、缩小、实像；b倒立、放大、实像；
③小雪小组做此实验时，对实验装置进行了改进，他们不用蜡烛，而用由几个发光二极管做成“F”字样的发光体进行实验（如图3所示），你认为其好处是亮度更大（不受风的影响，不会象蜡烛一样会烧短等）．（写出一点即可）

Answer 1

分析 （1）要掌握利用太阳光简单测量焦距的方法．使凸透镜正对着太阳光，找到焦点，测量焦点到凸透镜的距离，即为焦距；
（2）当烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度时，像不能成在光屏的中心．
（3）①凸透镜成像时，u=2f，成倒立、等大的实像，v=2f，利用物距和焦距的关系求凸透镜的焦距．
②比较物距和焦距的关系，判断凸透镜成像的性质．
③要解决此题，需要分析二极管与烛焰的区别：二极管比烛焰的亮度更大，并且形状更特别，在研究时更容易理解倒立实像的含义．并且二极管发光比较环保安全．蜡烛在燃烧时会消耗而变短，同时遇到风会晃动．

解答 解：（1）白纸上的最小最亮的亮斑是该凸透镜的焦点，焦点到凸透镜的距离为焦距，所以这一步操作的目的是为了测量凸透镜的焦距．
（2）由图可知，像成在光屏的上方，要使像成在光屏的中央，可以使蜡烛向上移动，或把凸透镜向下移动，或把光屏向上移动．
（3）①由表中数据可知，物距u=f=16cm，成倒立、等大的实像，所以凸透镜的焦距f=8cm．
②a：物距u=30cm，u＞2f，成倒立、缩小的实像．
b：物距u=12cm，2f＞u＞f，成倒立、放大的实像．
③发光二极管比烛焰的亮度更大、更环保，更容易看出倒立实像不仅是上下相反、而且是左右相反．同时蜡烛燃烧有火焰，不如发光二极管安全．火焰在有风的时候会晃动，同时蜡烛会越烧越短，而二极管不会．
故答案为：（1）测量凸透镜的焦距；（2）光屏向上移（或蜡烛向上移或凸透镜向下移）；（3）①8；②倒立、缩小、实像；倒立、放大、实像；③亮度更大（不受风的影响，不会象蜡烛一样会烧短等）．

点评 此题是探究凸透镜成像的实验，考查了焦距的测量方法、凸透镜成像规律．要熟记规律，特别注意成像特点与物距之间的关系．同时考查了学生根据实验数据得出结论的能力，要认真分析各物理量的变化情况，找出其中的联系．