專題05 探究凸透鏡成像規(guī)律

實(shí)驗(yàn)五、探究凸透鏡成像規(guī)律【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹浚河^察凸透鏡成各種像的條件【實(shí)驗(yàn)器材】：凸透鏡、光具座、蠟燭、光屏、火柴【實(shí)驗(yàn)步驟】:共軸調(diào)節(jié),把蠟燭、凸透鏡、光屏依次擺放在光具座上。點(diǎn)燃蠟燭，調(diào)整蠟燭、凸透鏡、光屏的中心大致在同一高度。把蠟燭放在較遠(yuǎn)處，使">2f，移動光屏，直到光屏上出現(xiàn)明亮、清晰的燭焰的像。觀察這個(gè)像是倒立的還是正立的，是放大的還是縮小。測量像距和物距。把蠟燭移向凸透鏡，讓蠟燭到凸透鏡的距離等于2f，移動光屏，直到光屏上出現(xiàn)明亮、清晰的燭焰的像。觀察像到凸透鏡的距離、像的倒正和大小。測量像距和物距。把蠟燭再靠近凸透鏡，讓蠟燭到凸透鏡的距離在2f>u>f，移動光屏，直到光屏上出現(xiàn)明亮、清晰的燭焰的像。觀察像到凸透鏡的距離、像的倒正和大小。測量像距和物距。把蠟燭繼續(xù)靠近凸透鏡，讓蠟燭在凸透鏡的焦點(diǎn)上，移動光屏，看是否能夠成像把蠟燭移動到凸透鏡的焦點(diǎn)以內(nèi)，移動光屏，在光屏上還能看到燭焰的像嗎？表格：透鏡焦距f=cm物距與焦距的關(guān)系物距u/cm像的性質(zhì)像距v/cm實(shí)虛大小正倒u>2f

u=2f2f>u>fu=fuVf【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】:物距像的性質(zhì)像距應(yīng)用倒、正放、縮虛、實(shí)u>2f倒立縮小實(shí)像f<v<2f照相機(jī)f<u<2f倒立放大實(shí)像v>2f幻燈機(jī)u<f正立放大虛象不考慮放大鏡【考點(diǎn)方向】：1、 測量凸透鏡的焦距：利用平行光源或太陽光粗測凸透鏡的焦距。（實(shí)驗(yàn)室提供的凸透鏡的焦距有5cm、10cm和30cm，我們所選的透鏡最好在10cm—20cm之間，太大或太小都不方便）。2、 操作過程中，應(yīng)固定好蠟燭、凸透鏡，然后移動光屏，直到在光屏上得到一個(gè)清晰的像為止，讀出物距與像距的大小。3、 當(dāng)物距小于焦距時(shí)，無論怎樣移動光屏，在光屏上也找不到物體的像。此時(shí)應(yīng)去掉光屏，透過凸透鏡觀察火焰的成像情況。4、 光屏上沒有像原因：蠟燭放在一倍焦距內(nèi)；焦距太大，像成在光具座外。蠟燭放在一倍焦距處。三心沒有在同一高度。5、 若像成在光屏左上角，可將①蠟燭左上移；②透鏡右下移。6、 實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)時(shí)點(diǎn)燃蠟燭，使?fàn)T焰中心、凸透鏡光心、光屏的中心（即焰心、光心、光屏中心）大致在同一高度，目的是：使?fàn)T焰的像成在光屏中央。實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)蠟燭的像呈在光屏的上半部分，要想使像呈在光屏的中心，該如何操作：①向上移動光屏②向上移動蠟燭③向下移動凸透鏡。7、燃燒的蠟燭不斷變短，光屏上的像向上移動，為使像旱在光屏中央，應(yīng)該將光屏向上移動或蠟燭向上移動或凸透鏡向下移動?！窘?jīng)典例題】：例題：（2018-欽州）小明用一個(gè)焦距為10cm的凸透鏡探究凸透鏡成像規(guī)律，實(shí)驗(yàn)如下：rfl11A_ H―A- *nr*nidmMBHiTOC\o"1-5"\h\z甲 乙 囚「（1） 實(shí)驗(yàn)前，讓平行光束垂直鏡面射入倒扣的燒杯中（如圖甲），從煙霧中可以觀察到凸透鏡對光有（選填“會聚”或“發(fā)散”）作用。（2）探究凸透鏡成像規(guī)律時(shí)，應(yīng)調(diào)節(jié)燭焰、凸透鏡與光屏中心 上。（3）當(dāng)裝置如圖乙所示時(shí)，燭焰在光屏上成清晰的像是倒立的、、的實(shí)像，那么光屏離凸透鏡的距離可能是 （填序號）A.26cm B.16cm C.6cm（4）實(shí)驗(yàn)中蠟燭在原來的位置越燒越短，則像在光屏上的位置（選填“往下移”、“不變”或“往上移”）（5） 若將印有字母“F”的紙片（圖丙）放在離凸透鏡6cm的地方，我們能看到的清晰的像是圖丁中的—（請?zhí)钚蛱枺??！敬鸢浮浚?）會聚；（2）同一高度；（3）縮?。籅；（4）往上移；（5）A。【解析】（1） 實(shí)驗(yàn)前，讓平行光束垂直鏡面射入倒扣的燒杯中（如圖甲），從煙霧中可以觀察到凸透鏡對光有會聚作用；（2） 根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求，燭焰、光屏，透鏡中心在同一高度上；（3） 由圖可知，物距大于像距，此時(shí)的像是倒立、縮小的，故物距大于二倍焦距，像距在一倍焦距和二倍焦距之間，故光屏離凸透鏡的距離（即像距）大于10cm，小于20cm，選B；（4） 蠟燭由于燃燒逐漸變短，光屏上的像逐漸向上移動。為了使像完整的成在光屏的中央，可將光屏向上移動或?qū)⑾灎T向上移動，或者將凸透鏡向下移動；（5） 若將印有字母“F”的紙片（圖乙）放在離凸透鏡6cm的地方，物距小于焦距，成正立放大的虛像，故選A。練習(xí)1：（2018-徐州）如圖所示，在“探究凸透鏡成像的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中。（1）組裝調(diào)整實(shí)驗(yàn)器材時(shí)，要使?fàn)T焰和的中心位于凸透鏡的主光軸上。（2） 實(shí)驗(yàn)所用凸透鏡的焦距為20cm，若燭焰在凸透鏡前30cm處，則可在凸透鏡的另一側(cè)得到一個(gè) A.倒立、放大的實(shí)像B.倒立、縮小的實(shí)像C.正立、放大的虛像D.正立、縮小的虛像（3） 接下來，保持燭焰和凸透鏡的位置不變，換一個(gè)焦距小一些的凸透鏡，則所成像的大小比剛才的像。（4）如果要估測題（3）中凸透鏡的焦距，可以讓燭焰距離凸透，此時(shí)像距就近似等于焦距。【答案】（1）光屏；（2）A；（3）??；（4）足夠遠(yuǎn)【解析】（1） 為使像能成在光屏的中央，應(yīng)使凸透鏡、光屏、燭焰的中心大致在同一高度處；（2） 由題意可知凸透鏡焦距f=20cm，物距u=30cm，滿足f<u<2f，因此成倒立放大的實(shí)像，故選A；（3） 換用一個(gè)焦距略小一些的凸透鏡進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，物距相對增大，則物遠(yuǎn)像近像??；（4） 根據(jù)凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物遠(yuǎn)像近，因此如果要估測題（3）中凸透鏡的焦距，可以讓燭焰距離凸透鏡足夠遠(yuǎn)，此時(shí)像距就近似等于焦距。練習(xí)2：（2018南京）在“探究凸透鏡成像規(guī)律“實(shí)驗(yàn)中，凸透鏡焦距為10cm，蠟燭、透鏡和光屏的位置如圖所示。皮0響102030罰;56°圖中光屏上呈一清晰的像，該像是倒立、(選填”放大”、“等大”或“縮小”)的實(shí)像圖中固定蠟燭位置不變，將透鏡移到60cm刻度線處，要在光屏上再次看到清晰的像，應(yīng)將光屏向(選填“左”或“右”)移動圖中固定透鏡位置不變，將蠟燭移到45cm刻度線處，移動光屏 (選填“能”或“不能”，下同)承接到像，把光屏放在蠟燭的左側(cè)，移動光屏 承接到像。圖中將一個(gè)眼鏡片放在透鏡和燭焰之間，光屏上的像變模糊了，將光屏向左移動，光屏上再次呈現(xiàn)清晰的像，該眼鏡片是(選填“近視“或“遠(yuǎn)視”)眼鏡的鏡片?！敬鸢浮?1)等大；(2)右；(3)不能；不能；(4)遠(yuǎn)視?！窘馕觥坑蓤D可知，此時(shí)的物距等于像距，都等于20cm，所以成倒立、等大的實(shí)像，u=2f，則焦距f=10cm；將透鏡移到60cm刻度線處，此時(shí)u>2f，成倒立、縮小的實(shí)像，2f>v>f，即光屏距離凸透鏡的距離在10cm-20cm之間，故應(yīng)將光屏向右移動；圖中固定透鏡位置不變，將蠟燭移到45cm刻度線處，此時(shí)的物距為5cm，小于焦距，成正立、放大的虛像，虛像不能呈在光屏上；圖中將一個(gè)眼鏡片放在透鏡和燭焰之間，光屏上的像變模糊了，將光屏向左移動，說明像距變小，即凸透鏡的會聚能力變強(qiáng)，故放置的是凸透鏡；凸透鏡能矯正遠(yuǎn)視眼。練習(xí)3：(2018濱州)小明同學(xué)在做“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)。前面學(xué)過，物體離照相機(jī)的鏡頭比較遠(yuǎn)，成縮小的實(shí)像；物體離投影儀的鏡頭比較近，成放大的實(shí)像;物體離放大鏡比較近，成放大，正立的虛像，據(jù)此小明提出的問題是：像的虛實(shí)、大小、正倒8—有什么關(guān)系？如圖甲，小明讓平行光正對凸透鏡照射，光屏上出現(xiàn)一個(gè)最小最亮的光斑，則凸透鏡的焦距f=cm。小明所用實(shí)驗(yàn)裝置如圖乙所示，若將凸透鏡放在光具座刻度50cm位置處不變，把蠟燭放在刻度10cm處，利用此時(shí)凸透鏡成像的特點(diǎn)制成的光學(xué)儀器是（選填“照相機(jī)”、“放大鏡”或“投影儀”）（4）如圖丙所示是小明通過實(shí)驗(yàn)得到的凸透鏡成實(shí)像時(shí)的像距v和物距u關(guān)系的圖像，由圖像可知成實(shí)像時(shí)物距逐漸減小，像距逐漸.當(dāng)u>2f時(shí)，物體移動速度（選填“大于”、“小于”、或“等于”）像移動的速度。當(dāng)f<u<2f時(shí)，物體移動速度（選填“大于”、“小于”、或“等于”）像移動的速度?！敬鸢浮浚?） 物距（物體到凸透鏡的距離）（2） 10（3）照相機(jī)（4）增大大于小于【解析】（1）由題中提供的情景可以看出，物距（物體到凸透鏡的距離）不同，成像虛、實(shí)、大小、正倒不同，故提出的問題是像的虛、實(shí)、大小、正倒與物距（物體到凸透鏡的距離）有什么關(guān)系？（2）平行光經(jīng)凸透鏡折射后，會聚最小最亮的光斑為焦點(diǎn)，焦點(diǎn)到透鏡的距離為焦距，由圖可以看出此時(shí)光斑到透鏡的