Question

18．小明用图甲所示的装置测出凸透镜的焦距，并“探究凸透镜成像规律”，当蜡烛、透镜、光屏位置如图乙时，在光屏上可成清晰的像．

（1）由图可知，凸透镜对光线具有会聚作用，测量凸透镜的焦距如图甲所示，则该凸透镜的焦距为10cm．
（2）将蜡烛、透镜、光屏如图乙放置在光具上，点燃蜡烛后，调节烛焰，凸透镜、光屏的中心大致在同一水平高度上．其目的是使像成在光屏的中央．
（3）将烛焰距凸透镜如图所示位置时，移动光屏，可在光屏上得到一个清晰的倒立、放大的实像．若将光屏和蜡烛的位置互换，此时光屏上成一个倒立的、缩小的实像．
（4）将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛后，无论怎样移动光屏都不能在光屏上得到像，请你指出其中一条可能的原因物距小于f，成虚像（或烛焰、凸透镜、光屏中心不在同一高度）．
（5）小明在探究物距在一倍焦距和二倍焦距之间凸透镜成像规律时，做了三次实验和做一次实验相比，三次实验的好处是使结论具有普遍性．
（6）完成凸透镜成像规律

物距u与焦距v的关系	像的性质			像距v与焦距f的关系
	正立或倒立	缩小或放大	实像或虚像
u＞2f	倒立	缩小	实像
u=f	倒立	等大		u=2f
f＜u＜2f	倒立		实像
u＜f		放大		像和物在透镜同侧

Answer 1

分析 （1）图示的是利用平行光聚焦法来测量凸透镜的焦距，焦点到凸透镜光心的距离即为焦距．
（2）要解决此题，需要知道在实验中，为使像能成在光屏的中心，应调整烛焰、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度．
（3）物距处于f和2f之间，凸透镜成倒立放大的实像；
物距大于2f，凸透镜成倒立缩小的实像；
（4）探究凸透镜成像的实验时，若光屏上没有像，可能是因为：物距小于焦距，成了虚像，不能成在光屏上；
光屏、凸透镜和烛焰的中心不在同一高度上，像无法成在光屏上；
物体在焦点上，不能成像；
（5）在物理实验中，为了使实验结果更具有可信度，防止实验结论的片面性，通常要多做几次．
（6）根据凸透镜成像规律填写所缺内容．

解答 解：（1）焦点到凸透镜的距离为10cm，所以凸透镜的焦距为10cm．
（2）如图所示，将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上．点燃蜡烛后，调节凸透镜和光屏的高度，使它们的中心与烛焰中心大致在同一高度．其目的是使像成在光屏的中央．
（3）由图知，物距为12cm，处于f和2f之间，凸透镜成倒立放大的实像；
根据光路的可逆性，若将光屏和蜡烛的位置互换，在光屏上仍能成像，此时物距为25cm，大于2f，凸透镜成倒立缩小的实像；
（4）无论怎样移动光屏都不能在光屏上得到像，可能是物距小于焦距，成了虚像，不能成在光屏上．也可能是烛焰凸透镜光屏三者中心严重不在同一高度，像无法成在光屏上，或使烛焰在焦点上，不能成像．
（5）小明在探究物距在一倍焦距和二倍焦距之间凸透镜成像的规律时，做了三次实验．这样使实验结论更具有可信度，消除实验结论的片面性．
（6）当物距大于2f时，成倒立缩小的实像，像距处于f和2f之间；
当物距等于2f时，成倒立等大的实像，像距等于2f；
当物距处于f和2f之间时，凸透镜成倒立放大的实像，像距大于2f；
当物距小于f时，凸透镜成正立放大的虚像．
故答案为：（1）会聚；10；（2）同一水平高度；光屏的中央；（3）放大；缩小；（4）物距小于f，成虚像（或烛焰、凸透镜、光屏中心不在同一高度）；（5）使结论具有普遍性；（6）

物距u与焦距v的关系	像的性质			像距v与焦距f的关系
	正立或倒立	缩小或放大	实像或虚像
u＞2f	倒立	缩小	实像	f＜u＜2f
u=f	倒立	等大	实像	u=2f
f＜u＜2f	倒立	放大	实像	u＞2f
u＜f	正立	放大	虚像	像和物在透镜同侧

点评 此题是探究凸透镜成像的实验，主要考查了学生对实验操作的要求及对凸透镜成像规律的掌握．一定要注意实验前的调整工作．凸透镜、光屏的面应与光具座的轨道垂直；为使像成在光屏的中央，应使凸透镜、烛焰、光屏的中心大致在同一高度处；为使实验结论具有普遍性，对同一种情况应多测几组数据．