Question

5．在“探究凸透镜成像规律”的实验中，各组使用相同焦距的凸透镜进行实验，小华所在的小组实验操作规范，测量准确，该小组实验记录如表

实验序号	物距u/cm	像距v/cm	像的性质
1	12.00	24.00	倒立，放大，实像
2	16.00	16.00	倒立，等大，实像
3	20.00	13.33	倒立，缩小，实像
4	30.00	10.91	倒立，缩小，实像

（1）请你根据上表信息，求出凸透镜的焦距f=8.00 cm．在实验中，我们需要让烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度．
（2）分析数据可知，在一定范围内物体到凸透镜的距离越近，光屏上像的大小就越大，同时发现像到凸透镜的距离就越远．
（3）小华所在的小组把烛焰放在该凸透镜的焦点上，凸透镜固定不动，在调节光屏与凸透镜的距离的过程中，在光屏上观察到的是无像．（选填：“倒立”、“正立”或“无”）
（4）若烛焰、凸透镜、光屏分别放在某位置时恰好在光屏上成清晰的像，当凸透镜位置不变，烛焰向远离凸透镜方向移动一小段距离时，为了在光屏上再成清晰的像，光屏应向远离（选填：“远离”或“靠近”）凸透镜方向移动适当的距离．
（5）对于焦距相同的凸透镜，一个物距应该对应唯一的像距，但从各组汇报数据中发现，物距均为12.00cm时，有三个小组所测像距分别为23.00cm，25.00cm，26.00cm．若他们的数据差别不是因为长度测量误差导致的，你认为出现这种情况的操作原因是没有在像最清晰时读数．

Answer 1

分析 （1）知道当物距等于2倍焦距时，成倒立、等大的实像，此时像距也为2倍焦距．所以在表格中找到成倒立等大实像的情况，便可以根据物距或像距计算出焦距了．同时在实验中，我们需要让蜡烛，凸透镜，光屏的中心在同一高度；
（2）凸透镜成实像时，像距与物距的关系：物近像远像变大，物远像近像变小；
（3）从凸透镜焦点发出的光经过凸透镜后成为平行光；
（4）凸透镜成实像时，物距变大，像距变小，像变小；
（5）确定像的位置．在实验中要移动光屏，直到光屏上出现清晰的像为止．．

解答 解：（1）由第二次实验可知，当物距等于16.00cm时，像距也等于16.00cm，并且此时成倒立、等大的实像，根据凸透镜成像的规律，此时物距、像距都等于2倍焦距．所以f=8.00cm；
同时在实验中，我们需要让蜡烛，凸透镜，光屏的中心在同一高度，烛焰的像才能成在光屏的中央；
（2）分析数据可知，在成实像的情况下，物体到凸透镜的距离越近，即物距越小，发现像到凸透镜的距离即像距越大，光屏上像的也变大；
（3）小华所在的小组把蜡烛放在该凸透镜的焦点上，所以此时经过凸透镜的光线将平行于主光轴，所以无论光屏怎样移动，都会在光屏上出现大小不变的光斑，不会有像出现；
（4）凸透镜位置不变，烛焰向远离凸透镜方向移动，物距变小，此时像距变大，光屏应远离凸透镜；
（5）像的位置应该是像最清晰的位置．各小组的像距不同的原因，可能是有的小组光屏上的像不是最清晰的时候测量的．
故答案为：（1）8.00；同一高度；（2）大；远；（3）无；（4）远离；（5）没有在像最清晰时读数．

点评 此题主要考查了有关凸透镜成像的运用，首先要熟练掌握成像规律的内容，同时考查了凸透镜对光的作用，把物体放到焦点观察像，这也是课本中没有涉及到的问题．