Question

小華同學用如圖1所示的裝置“探究凸透鏡成像規律”．

（1）調節燭焰、凸透鏡和光屏，使它們的中心大致在同一高度，其目的是______．
（2）實驗時先固定蠟燭和凸透鏡的位置，發現無論怎樣移動光屏，都得不到燭焰的像，可能的原因是______（寫出一種即可）
（3）若遮住凸透鏡的下半部分，則燭焰在光屏上的成像情況是______（選填“完整的像”、“一半的像”或“無法成像”）．
（4）5分鐘后，小華發現蠟燭燃燒變短，像沒有成在光屏中央，他應將光屏向______（選填“上”或“下”）移動．
（5）小華記錄的實驗數據如下表．請在圖2方格紙上畫出像距與物距的關系圖象．我們可以判斷，小華所用的凸透鏡焦距為______ cm．

物距u/cm	14	16	18	20	22	24	26
像距v/cm	35	27	22	20	18	17	16

Answer 1

解：（1）調節燭焰、凸透鏡和光屏的高度，使它們的中心大致在同一高度，其目的是使像能成在光屏的中央位置．
（2）無論怎樣移動光屏，都得不到燭焰的像的原因可能有：
①物體此時距透鏡的距離有可能恰好為一倍焦距，此時物體不成像．所以光屏上沒有清晰的像．
②物體此時距透鏡的距離有可能小于一倍焦距，物體成的是正立放大的虛像，由于虛像不是由實際光線會聚而成，所以光屏上也不會有清晰的像．
③物體此時的距離即使大于一倍焦距，成實像，若蠟燭、凸透鏡、光屏的中心不在同一高度上，此時光屏上也不會有清晰的像．
（3）凸透鏡成實像時，所有透過透鏡的光會聚到光屏上成像，當將透鏡的下半部分擋住后，整個物體發出的光雖有一部分被擋住，但總會有一部分光通過上半部分凸透鏡而會聚成像，因此，像與原來相同，還是完整的像；只是由于透鏡的一半被遮住，因此折射出的光線與原來相比減少了一半，亮度會減弱．
（4）如果蠟燭變短，根據凸透鏡成像原理可知光屏上的像將向上移動，因此應將光屏向上移動；
（5）找出每組數據對應的點，然后用平滑的線把點連起來，如下圖所示：

由表格中數據可知，物體在20cm時，像成在20cm處，此時成等大、倒立的實像，物體放在二倍焦距處，即20cm=2f，所以此透鏡的焦距f=10cm．
故答案為：（1）使像成在光屏中央；（2）蠟燭火焰中心、光屏中心與透鏡中心不在同一高度；（3）完整的像；（4）上；（5）圖象見上圖；10．
分析：（1）探究凸透鏡成像的實驗時，在桌面上依次放蠟燭、凸透鏡、光屏，三者在同一條直線上，三者的中心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中心．
（2）在光屏上得不到清晰像的可能有多種：物體是否成像；若成像，是否成的是實像；即使成的是實像，三者的中心是否在同一高度．從以上幾個方面考慮去解決此題．
（3）要解決此題需要掌握凸透鏡成像的成因．凸透鏡成像屬于光的折射現象，物體發出的光線經凸透鏡折射后，會聚在凸透鏡另一側的光屏上，形成物體的實像；如果不遮住凸透鏡的下半部分，透過的光多，像就亮；遮住凸透鏡的下半部分，透過的光少，像就暗．
（4）如果蠟燭變短，根據凸透鏡成倒立的實像原理可知，若成的像靠近光屏的上方，可以相對于凸透鏡向上移動蠟燭，即向上移動蠟燭或向下移動凸透鏡，使成的像向下移動．或者直接向上移動光屏．這樣都可以使像成在光屏的中央．
（5）在坐標上找到每組像距、物距對應的點，然后用線連點即可；根據表格中的物距為20cm和像距為20cm，可得出此透鏡的焦距f=10cm．
點評：此題主要考查凸透鏡成像實驗，在實驗時首先要調整三者的中心在同一高度上，光屏上沒有清晰的像，并不一定不成實像，有可能成的實像沒有成在光屏上，要注意這個細節．要對凸透鏡成像規律中的物距和像距熟練掌握才能分析出凸透鏡焦距的大小．