Question

在“驗證凸透鏡成像規律”的實驗中：

（1）在實驗前，應首先觀察并記下凸透鏡的

焦距

．
（2）在如圖所示的實驗裝置中A是光具座，B是光屏，C是蠟燭，D是凸透鏡．在組裝和調試實驗裝置時，應使凸透鏡和光屏的中心跟燭焰的中心大致在

同一高度

．
（3）當調整好凸透鏡的位置，使物距大于凸透鏡的兩倍焦距后，要移動光屏找像．在移動過程中，眼睛要注意觀察

光屏

．
（4）在歸納實驗結果時，要將從光具座上讀出的物距和像距的值分別跟凸透鏡的

焦距

相比較，并記錄相應的成像情況．
（5）如果燭焰在光屏上成清晰的像，這個像是

實

像（選填“虛”或“實”）．當燭焰在凸透鏡的焦點以內時，應從

光屏

（選填“光屏”或“燭焰”）一側透過凸透鏡觀察像．
（6）如果凸透鏡焦距為10厘米，為了找到像的位置，光屏應在光具座的

60～70

厘米刻度范圍內移動（選填“60～70”或“大于70”）；保持透鏡位置不變，當蠟燭在45厘米刻度處時，移動光屏，

不能

在光屏上成像（選填“能”或“不能”）．
（7）為進一步找出凸透鏡成像實像時，像距、物距及成像大小之間的關系，某同學用焦距f=10厘米的凸透鏡和3厘長的發光管，進行多次實驗，測得物距、像距和成像的大小，填入下表中．
表：

實驗次數	物距u（厘米）	像距v（厘米）	光屏上成像長度（厘米）
1	12	60.0	15.0
2	15	30.0	6
3	30	15	1.5
4	35	14	1.2

（A） 分析表中

1、2、3、4

的數據可知，同一凸透鏡成像實像時，像距隨物距的增大而減小．
（B） 分析表中第二列和第四列的數據，凸透鏡成像實像時，光屏上成像長度和物距之間的關系，可得出初步結論是：

物距越大，像距越小，所成的像就越小

．
（C） 該同學還想進一步研究凸透鏡成像實像時，成像大小與凸透鏡焦距之間的關系，除了能完成上面實驗的器材之外，還需要增加的實驗器材是

焦距不同的凸透鏡

，測量時，所預設的數據應滿足的條件是

物距必須都要大于凸透鏡的焦距

．

Answer 1

分析：（1）做凸透鏡成像實驗時，請先確定其焦距；
（2）為使像能完整成在光屏的中心，必須使燭焰、凸透鏡和光屏三者的中心在同一高度上．
（3）實像可以呈現在光屏上，凸透鏡成實像時，眼睛要觀察光屏；
（4）在凸透鏡成像規律中，物體和像到凸透鏡的距離的大小都是與焦距相比較的，進而確定出2倍焦距以外、1倍焦距和2倍焦距之間或1倍焦距以內的成像特點；
（5）實像都能成在光屏上，而虛像不能成在光屏上；
（6）要解決此題，需要掌握凸透鏡成像的規律，知道當物距處于1倍和2倍焦距之間時，成倒立放大的實像，此時像距大于2倍焦距．同時知道當物距小于焦距時，成正立、放大的虛像，虛像不能成在光屏上．
（7）A、分析表中的四次實驗數據中物距和像距的變化關系即可判斷規律；
B、分析比較第二列和第四列的物距和像大小的變化規律即可判斷；
C、由于想探究成像大小與凸透鏡焦距之間的關系，所以除了能完成上面實驗的器材之外，還需要增加的實驗器材是焦距不同的凸透鏡；而且由于研究凸透鏡成像實像時的情況，所以測量時，所預設的數據應滿足：物距必須都要大于凸透鏡的焦距．

解答：解：（1）在探究凸透鏡成像規律時，實驗前，應首先觀察并記下凸透鏡的焦距；
（2）在組裝和調試實驗裝置時，為了使得像成在光屏的中央，所以應使凸透鏡和光屏的中心跟燭焰的中心大致在同一高度；
（3）當調整好凸透鏡的位置，使物距大于凸透鏡的兩倍焦距后，凸透鏡成實像，光屏能承接到像，所以眼睛要觀察光屏；
（4）在凸透鏡成像規律中，物體和像到凸透鏡的距離的大小都是與焦距相比較的，進而確定出2倍焦距以外、1倍焦距和2倍焦距之間或1倍焦距以內的成像特點；
（5）據實像和虛像的特點可知，如果燭焰在光屏上成清晰的像，這個像是實像；當燭焰在凸透鏡的焦點以內時，成的是虛像，故應從光屏一側透過凸透鏡觀察像；
（6）根據已知得f=10cm，由圖知，物距u=45cm，處于2倍焦距以外，所以成倒立、縮小的實像，此時像距處于1倍焦距和2倍焦距之間．所以光屏的位置應大于60～70cm．當蠟燭在45cm刻度處時，物距為5cm，小于1倍焦距，所以此時成虛像，不能成在光屏上．
（7）A、分析表中1、2、3、4中的物距和像距的數據可知，同一凸透鏡成像實像時，像距隨物距的增大而減小；
B、分析表中第二列和第四列的數據，凸透鏡成像實像時，光屏上成像長度和物距之間的關系，可得出初步結論是：物距越大，像距越小，所成的像就越小；
C、由于想探究成像大小與凸透鏡焦距之間的關系，所以除了能完成上面實驗的器材之外，還需要增加的實驗器材是焦距不同的凸透鏡；而且由于研究凸透鏡成像實像時的情況，所以測量時，所預設的數據應滿足：物距必須都要大于凸透鏡的焦距．
故答案為：（1）焦距；（2）同一高度；（3）光屏；（4）焦距；（5）實；光屏；（6）60～70；不能；（7）（A）1234；（B）物距越大，像距越小，所成的像就越小；（C）焦距不同的凸透鏡；物距必須都要大于凸透鏡的焦距．

點評：關于凸透鏡成像的規律中，共涉及四個方面的內容：①物距與焦距的關系；②成像的性質；③像距與焦距的關系；④具體的應用．一般情況下，只要告訴其中的一條，就可以確定另外三方面的內容．