Question

某小組同學學習了凸透鏡成像規律后，繼續探究物體通過凸透鏡所成實像的高度與哪些因素有關，他們把發光物體A分別放在焦距f為15厘米、10厘米和5厘米的凸透鏡前，按正確的方法安裝和調節好實驗裝置，進行了多次實驗，每次都在光屏上得到發光體清晰的像，測量并記下相應的物距u和像的高度h．記錄數據如表一、表二和表三所示．
表一：發光體A

實驗 序號	焦距 f （cm）	物距 u（cm）	像高 h（cm）
1	15	20	18.0
2	15	30	6.0
3	15	45	3.0
4	15	60	2.0

表二：發光體A

實驗 序號	焦距 f （cm）	物距 u（cm）	像高 h（cm）
5	10	20	6.0
6	10	30	3.0
7	10	40	2.0
8	10	60	1.2

表三：發光體A

實驗 序號	焦距 f （cm）	物距 u（cm）	像高 h（cm）
9	5	10	6.0
10	5	15	3.0
11	5	20	2.0
12	5	25	1.0

①根據表中數據可知發光物體A的高度為______厘米．
②分析比較表一、表二或表三中數據及相關條件，可得出的初步結論是：______．
③分析比較實驗序號______的數據及相關條件，可得出物體通過凸透鏡所成實像的高度與凸透鏡焦距的關系．
④進一步綜合分析比較實驗序號2與5與9、3與6與10或4與7與11的數據及相關條件，可得出的初步結論是：當______時，同一發光體通過凸透鏡所成實像的高度是相同的．
⑤為了使該小組同學的探究目的更全面，你認為他們還應需添加的器材為______（選填“甲”或“乙”），重復上述實驗．
器材：甲（焦距f為20厘米的凸透鏡）
乙（高度h為2厘米的發光體B）
請在表四的第二、三列填入擬進行實驗的數據，以實現與表一數據進行比較，達到研究目的．
表四

實驗 序號	焦距 f （cm）	物距 u（cm）	像高 h（cm）
13
14
15
16

Answer 1

【答案】分析：（1）根據表中數據找出物體在二倍焦距處時，成的是倒立等大的實像，此時像的大小即為物體的高度；
（2）分析比較表一、表二或表三中數據及相關條件，找出像高和物距之間的關系；
（3）利用控制變量法，要研究凸透鏡所成實像的高度與凸透鏡焦距的關系，必須控制物距相同；
（4）綜合分析比較實驗序號2與5與9、3與6與10或4與7與11的數據及相關條件，找出像的高度相同時，物距和像距的關系；
（5）為了使該小組同學的探究目的更全面，應更換不同的發光體多做幾次實驗；根據發光體A和發光體B的高度填寫表格．
解答：解：①根據表中第2次實驗數據可知，焦距為15cm，物體放在30cm（二倍焦距）處，成的是倒立等大的實像，此時像高為6cm，發光物體A的高度也為6cm；
②分析比較表一、表二或表三中數據及相關條件，同一發光體同一凸透鏡成實像時，像高隨物距增大而減小；
③要研究凸透鏡所成實像的高度與凸透鏡焦距的關系，需控制物距相同，由表中數據可知，實驗次數1、5、11；或2、6；或4、8符合要求；
④綜合分析比較實驗序號2與5與9、3與6與10或4與7與11的數據及相關條件，可以得出，同一發光體通過凸透鏡所成實像的高度相同時，物距與焦距比值是相同的；
⑤為了使該小組同學的探究目的更全面，應更換不同的發光體多做幾次實驗；控制凸透鏡的焦距不變，只改變發光體，實驗數據如下：
表四：發光體B

實驗 序號	焦距 f （cm）	物距 u（cm）	像高 h（cm）
13		20	6
14		30	2
15		45	1
16		60	0.67

故答案為：①6；②同一發光體同一凸透鏡稱實像時，像高隨物距增大而減小；③1與5與11、2與6、4與8；④物距與焦距比值相同；⑤乙；表格見上表．
點評：本題主要考查同一物體，同一凸透鏡，像距和物距的比值越大，像越高；同一物體，不同凸透鏡，像距和物距的比值相同時，像高相同．這個結論的總結對學生來講是非常困難的．