探究凸透镜成像实验的问题解答

1/2“探究凸透镜成像实验”的问题解答探究凸透镜成像实验是初中物理中一个很重要的实验，也是中考常考的实验。一．测量焦距的方法测量凸透镜焦距常用三种方法。一是让太阳光正对凸透镜照射，在凸透镜另一侧移动光屏，直到光屏上出现最亮最小的光斑，测出光斑到凸透镜的距离就是凸透镜的焦距。二是让较远处的物体通过凸透镜成像在光屏上，测出像到凸透镜距离可近似的看成凸透镜焦距。三让物体通过凸透镜成等大的实像，凸透镜焦距大小等于物体到透镜距离的一半。二．选、放器材要求实验中对凸透镜的焦距要求是不能过大，也不能过小。过大会造成物像间距离大于光具座的刻度范围，过小调物距时不易操作。对光屏要求是不能太光滑。如在做凸透镜成像规律实验时，小华发现光具座上标尺的刻度范围是0—90cm，而实验桌上有两个凸透镜，规格如表所示。小华面临的问题是，为研究凸透镜成像规律，选用哪个凸透镜好，你认为应该选用_____（填“甲”或“乙”），如果用另一个凸透镜，在实验中出现的问题是______________________________。为了方便从不同方向观察光屏上的像，光屏应选用较__________（选填“粗糙”或“滑”）的玻璃板解析：选乙。因为凸透镜成实像时，物像之间的距离最小为焦距的4倍，若选另一凸透镜，出现光具座的长度不够。光屏应选粗糙的，这样光照射到光屏上发生漫反射，从不同方向能观察到光屏上的像。实验中放器材的要求是将蜡烛、凸透镜和光屏放在光具座上，凸透镜在蜡烛与光屏之间，并调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心，使它们在同一高度的直线上，凸透镜中截面与光屏所在平面要平行，且与光具座垂直。三.实验中出现的问题的解答1．在探究凸透镜成像实验过程中，随着蜡烛的不断燃烧，光屏上烛焰的像向哪方移动？要使像在光屏中央，光屏怎么移动？若实验时光屏上的像如图1所示，要使烛焰像在光屏中央，烛焰应向哪方移动？答：随着蜡烛的不断燃烧，烛焰向下移。由于凸透镜成实像是倒立的，物体向下移，光屏上的像要向上移，因此将光屏向上移，像成在光屏中央。要使图中的像成在光屏中央，像要向左下方移，所以应该将蜡烛向右上方移。2.当烛焰沿顺时针方向转动，则烛焰的像什么方向转动？答：随着烛焰沿顺时针方向转动，烛焰的像也顺时针方向转动。3.将凸透镜用遮光纸挡去一半，在光屏上能否还出现完整的像？答：用遮光纸挡住凸透镜的一部分，在光屏上能出现完整的像，只不过像变暗些。4.某次实验，无论怎样移动光屏，光屏上总不出现烛焰的像，请你分析产生这现象的原因。答：造成这现象的原因可能是物距小于或等于凸透镜焦距，可能是烛焰、凸透镜、光屏三者的中心不在同一高度的直线上。5.在实验中若光屏上已经出现一清晰的像，这时将烛焰向远离凸透镜的方向移动一小段距离时，为了在光屏上再成清晰的像，光屏应向哪方移？答：凸透镜成实像时，物距变大，像距变小，像变小，因此为了在光屏上再成清晰的像，光屏应向靠近凸透镜方向移动适当的距离。6．实验中无论怎样移动光屏，光屏上总出现一个与凸透镜直径大小相等的光斑。造成序号直径/cm焦距/cm甲530乙4102/2这现象的原因是什么？答：光屏上出现一个与凸透镜直径大小相等的光斑是把烛焰放在凸透镜的焦点上造成的。7．对于焦距相同的凸透镜，一个物距应该对应唯一的像距，但在实验过程中发现采用相同凸透镜，物距相等时，不同的小组所测像距却不同，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是什么？答：出现这种情况的原因是光屏上没有出现清晰的像就测像距了。8．在“探究凸透镜成像规律”实验中，有同学用装有6个发光二极管的有方格的白纸板做发光物体，如图2所示。又用这种有同样大小方格的白纸板做光屏。用这种发光物体和光屏做实验，最主要的一条优点是什么？答：这种做法便于比较像与物的大小。9．实验中，当光屏上出现清晰的像后，一位同学发现把光屏取下来，在光屏这侧沿主光轴向凸透镜方向观察。当眼睛离凸透镜较远时看到了发光物体的倒立的像，离凸透镜较近时就看不到这个像了，请分析并说明其原因。答：因为这时看到的像是实像，成像点在凸透镜的右侧，发光物体发出的光线经凸透镜折射后是会聚的，经过成像点后是发散的。所以眼睛必须在成像点以外的光线发散区域才能看到这个像。四．实验数据的分析问题在探究凸透镜成像实验中，要能够从实验的数据中分析得出成像的规律。1．在“探究凸透镜成像规律”的实验中，小华用的凸透镜焦距为8cm，他实验操作规范，测量准确，实验记录如右表：根据表中信息，可知当______时，凸透镜成等大成实像；当u＞2f时，凸透镜成_____________像；当f＜u＜2f时，凸透镜成______像；成实像时物距与像距的变化规律是__________；当u＜f时，凸透镜成_____________像。小华的实验有一个明显的缺陷是__________________________。解析：物距等于二倍的焦距时凸透镜成等大实像时。当u＞2f时成倒立缩小实像。当f＜u＜2f时成倒立放大实像。由数据发现成实像时，物距变大，像距变小，像变小。在u＜f时成正立放大虚像。实验的缺陷是每种情况的实验次数少，不便找规律。2．在“凸透镜成像规律”实验中，某同学为研究像距与焦距的关系，他选用焦距不同的三个凸透镜进行实验，实验数据记录如右表。分析表中数据可知，保持物距不变时，焦距越大，则所成实像的像距越(选填：“大”或“小”)。解答：从表中数据发现持物距不变时，焦距越大，则所成实像的像距越大。实验序号物距u/cm像距v/cm像的性质14010倒立缩小实像21616倒立等大实像31224倒立放大实像45正立放大虚像物距u/cm实验序号焦距f／cm像距v/cm10122.525103840