Question

【題目】小明在探究“凸透鏡成實像時像距與物距的關系”的實驗中，所用的實驗器材有：光具座、凸透鏡、光屏和蠟燭等．
（1）將蠟燭、凸透鏡和光屏放在光具座上，點燃蠟燭，調整凸透鏡和光屏的高度，使燭焰、凸透鏡和光屏的中心大致在同一上．
（2）該實驗應使凸透鏡成實像，那么凸透鏡成實像的條件是：物距焦距．
（3）記錄的實驗數據如下表．從表中數據可得透鏡焦距為cm，請在圖2方格紙上畫出像距與物距的關系圖象．
（4）小明得出探究結論后，又用上述器材做了一個實驗．把蠟燭放在光具座上的0刻線處，凸透鏡放在17cm刻線上，如圖1所示．移動光屏在a位置找到像，則可由所作圖象2得a位置大致在cm刻度處．
（5）小明把發光二極管組成的T字母（設“其實際大小即如題中字符尺寸”所示）代替蠟燭，在不移動圖1中各元件位置的情況下，光屏上所成像形狀是（在橫線上畫出所成像的大致形狀）．
（6）小華提出疑問，當蠟燭成倒立的像時，左右是否也顛倒呢，小張說道，只要將T型燈管換成型燈管即可。
（7）港北物理興趣小組在此實驗基礎上又進一步探究了利用透明橡皮膜、注射器、乳膠管、止水夾等器材制成凹、凸形狀可改變的液體透鏡，并利用液體透鏡探究“光的折射”和“透鏡成像”，如圖所示．
首先在兩個透明玻璃長方體容器中充入蚊香煙霧，然后將水注入橡皮膜，制成液體透鏡，再將液體透鏡放置在兩個玻璃容器之間，如圖甲所示，讓光線沿圖示方向射入玻璃容器，經透鏡折射后折射光線將（選填“偏離”或“偏向”）主光軸．如果此時再用注射器向橡皮膜注水，改變液體透鏡的凸起程度，
則折射光線偏折的程度（選填“會”/“不會”）改變.在玻璃容器中充入蚊香煙霧的目的是 ．
（8）如圖乙所示，液體透鏡被安裝在光具座上，不斷改變液體透鏡凸起程度，調節蠟燭、光屏位置，使得每次在光屏上得到等大的像，發現隨著液體透鏡越凸，蠟燭和光屏的距離就越近，說明透鏡的凸起程度越大焦距（越大/不變/越小）。
（9）有同學提出該種透鏡對光的會聚能力是否與液體的種類有關呢？請你幫助設計實驗，寫出簡易步驟，并判斷。
步驟 ：
判斷 ：

Answer 1

【答案】
（1）高度
（2）大于
（3）10，如下圖
（4）41
（5） （顯示出“倒立放大”就行）
（6）F（或L，或R，或E）（合理即可）。
（7）偏向；會；顯示光路
（8）越小。
（9）改變透鏡內的液體種類，保持透鏡凸凹程度相同，測出不同種液體對應的焦距（f、f'）（合理即可）；若所測焦距相等（或f=f'），則和液體種類無關，相反則有關
【解析】（1）為使像成在光屏中央，應使蠟燭的焰心、透鏡的光心、光屏的中心在同一高度上，又叫“三心等高”。．（2）凸透鏡成像時，一焦內外分虛實，那么凸透鏡成實像的條件是：物距大于焦距．（3）u=2f時，成倒立、等大的實像， v =2f， u =v。 從表中數據可得透鏡焦距為10cm；描點連線即可得像距與物距的關系圖象。（4）把蠟燭放在光具座上的0刻線處，凸透鏡放在17cm刻線上，則u=17cm。由所作圖象2可知，當u=17cm時，v =24cm。得a位置大致在17cm +24cm =41cm刻度處．（5）當u=17cm時， f﹤u﹤2f，成倒立、放大的實像，v﹥2f，U﹤v 。（6）只要能顯示左右顛倒燈管即可（7）由于光從水或其它介質斜射入空氣中時，折射光線遠離法線，折射角大于入射角，則液體透鏡與玻璃透鏡對光的作用相同，讓光線沿圖示方向射入玻璃容器，經透鏡折射后折射光線將偏向主光軸．如果此時再用注射器向橡皮膜注水，改變液體透鏡的凸起程度，則折射光線偏折的程度會改變，折光能力變強.在玻璃容器中充入蚊香煙霧的目的是利用漫反射顯示光路．（8）在光屏上得到等大的像時，u =v=2f，發現隨著液體透鏡越凸，蠟燭和光屏的距離就越近，說明透鏡的凸起程度越大焦距越小。（9）應利用控制變量法，改變透鏡內的液體種類，保持透鏡凸凹程度相同，測出不同種液體對應的焦距（f、f'）。若所測焦距相等（或f=f'），則和液體種類無關，相反則有關。