Question

在“探究凸透鏡成像規律”的實驗中，將發光體S（箭頭形狀的發光二極管，長為2cm）、凸透鏡T、光屏P安裝在光具座上進行試驗，如圖所示．
固定凸透鏡T，將發光體S放在離凸透鏡4cm（物距u）處，移動光屏P，如果找不到像，則記錄光屏上光斑的特征；如果在光屏上出現清晰的像，則記下像的特征，測出光屏P到透鏡T的距離（像距v）和像的長度．然后，將物距依次增加2cm，重復上面的實驗．實驗數據如下表，根據表中的信息，回答下列問題：

實驗次數	物距u/cm	像距v/cm	像的長度/cm	像的特征
1	4.0	/	光斑大小變化	只有圓光斑
2	6.0	/	光斑大小變化	只有圓光斑
3	8.0	/	光斑大小不變	只有圓光斑
4	10.0	40.0	8.0	倒立的箭頭
5	12.0	24.0	4.0	倒立的箭頭
6	14.0	18.7	2.7	倒立的箭頭
7	16.0	16.0	2.0	倒立的箭頭
8	18.0	14.4	1.6	倒立的箭頭
9	20.0	13.3	1.3	倒立的箭頭

（1）凸透鏡T的焦距為______cm．
（2）物距u在______范圍時，在光屏上總成倒立放大的實像．
（3）當物距從開始再到逐漸增大時，則像的大小______，像距______．（均選填“變大”、“變小”、“不變”、“先變小后變大”、“先變大后邊小”）
（4）當物距等于7cm時，物體在光屏上______成像（填“一定會”、“一定不會”“可能會”）．分析表中成倒立實像的實驗數據，當物像間距（u+v）最小時，成在光屏上的像的長度______發光體的長度．（填“大于”、“小于”或“等于”）．
（5）請你根據上表提供的信息，再找出一條規律______．

Answer 1

【答案】分析：（1）要解決此題，需要掌握凸透鏡對光的作用，知道從焦點發出的光，經凸透鏡后平行于主光軸．
根據4.0cm-8.0cm時的光斑大小變化即可確定焦點的位置，然后可知焦距大小．
（2）U＞2f，成倒立、縮小的實像．2f＞U＞f，成倒立、放大的實像．
（3）根據凸透鏡成實像時，物近像遠像變大可解答此題．
（4）U＜f，成正立、放大的虛像．不能在光屏上成像．根據物像間距（u+v）最小時，找出像的長度，與發光體的長度比較一下即可得出結論．
（5）由表中信息總結的合理規律即可，例如：f＞8cm時的成像情況，f＜8cm；f＞16cm成像情況等，與表中信息無關的規律不可以．
解答：解：（1）若將發光體S放在焦點處，則發出的光經凸透鏡后，平行于主光軸，則在光屏上會出現一個與凸透鏡等大的圓形的光斑，而只有將發光體S放在8cm處時，光斑大小不變，可知此處即為焦點，則凸透鏡T的焦距為8cm．
故答案為：8
（2）凸透鏡的焦距f=8cm，由凸透鏡成像規律可知，物距u在大于8cm小于16cm范圍時，在光屏上總成倒立放大的實像
故答案為：大于8cm小于16cm（或大于10cm小于16cm、或大于f小于2 f）
（3）由凸透鏡成實像時，物近像遠像變大，可知，當物距從開始再到逐漸增大時，則物距增大、像距變小，像變�。�
故答案為：變小；變�。�
（4）因為凸透鏡的焦距f=8cm，所以當U=7cm時，U＜f，成正立、放大的虛像．不能在光屏上成像．
分析表中成倒立實像的實驗數據，當物像間距（u+v）最小時，即物距為16cm和像距為16cm時，此時（u+v）最小，則成在光屏上的像的長度為2cm，正好等于發光體的長度．
故答案為：一定不會；等于．
（5）由表中信息可知：f＞8cm成實像，f＞16cm成倒立縮小實像，物像間距與像的大小之間的規律等都可以．
故答案為：如：f＞8cm成實像；f＜8cm成虛像；f＞16cm成倒立縮小實像；
點評：本題考查學生能否根據實驗中記錄的數據得出正確的結論，考查了學生對數據的處理和分析歸納能力，是一道不錯的實驗探究題．