《第3節(jié)-凸透鏡成像的規(guī)律》素養(yǎng)提升

學(xué)而優(yōu)·教有方1/2第3節(jié)凸透鏡成像的規(guī)律一、實(shí)驗(yàn)探究題1.探究凸透鏡成像的規(guī)律探究準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材：蠟燭、凸透鏡（焦距f=10cm）、光屏、光具座、火柴探究裝置探究過(guò)程（1）在光具座上依次放置________、_______和光屏，然后調(diào)整三者的中心大致在________。（2）點(diǎn)燃蠟燭，把蠟燭放在較遠(yuǎn)處，移動(dòng)蠟燭，分別使物距u>2f、u=2f、2f>u>f，并調(diào)節(jié)________到透鏡的距離，使?fàn)T焰在屏上成一個(gè)清晰的像，觀察像的特點(diǎn)，測(cè)出物距、像距。（3）把蠟燭向凸透鏡靠近，使物距u=f、u<f，移動(dòng)________，在光屏上________（選填“能”或“不能”）看到燭焰的像。當(dāng)u<f時(shí)，撤去光屏，從光屏一側(cè)透過(guò)凸透鏡用眼睛直接觀察燭焰，觀察像的特點(diǎn)，測(cè)出物距。（4）實(shí)驗(yàn)中，觀察并記錄數(shù)據(jù)，填寫表格。（凸透鏡的焦距f=10cm）（數(shù)據(jù)僅供參考）物距與焦距的關(guān)系物距u/cm像的性質(zhì)像距v/cm虛實(shí)大小倒正u>2f30實(shí)縮小倒15u=2f20實(shí)等大倒20f<u<2f15實(shí)放大倒30u=f10不成像u<f虛放大正立延伸思考（1）為什么要調(diào)整燭焰、凸透鏡和光屏，使它們的中心在同一高度？（2）實(shí)驗(yàn)中，無(wú)論怎樣移動(dòng)光屏都得不到像的原因可能有哪些？（3）實(shí)驗(yàn)中，如果燭焰的像成在光屏的上端，應(yīng)如何調(diào)整才能使像成在光屏的中央？（4）凸透鏡在什么條件下成實(shí)像，什么條件下成虛像？（5）凸透鏡在什么條件下成縮小的實(shí)像，什么條件下成放大的實(shí)像？（6）在凸透鏡成實(shí)像的前提下，蠟燭遠(yuǎn)離透鏡，像和像距會(huì)有什么變化？（7）做凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)時(shí)，用不透明的物體遮住透鏡的上半部分或下半部分，成像情況如何？二、綜合提升題2.實(shí)驗(yàn)桌上有高度不同的發(fā)光物體A和B，焦距分別為5cm、10cm的凸透鏡兩個(gè)，刻度尺、光具座和光屏各一個(gè)。小華選用這些器材，計(jì)劃探究“凸透鏡成實(shí)像時(shí)，像的高度h與物體到凸透鏡的距離u是否有關(guān)”。小華的主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：①將焦距為10cm的凸透鏡固定在光具座中央，將發(fā)光物體A、光屏分別放在凸透鏡兩側(cè)。調(diào)節(jié)發(fā)光物體A、凸透鏡和光屏的高度，使它們的中心在同一高度。②將發(fā)光物體A放在光具座上距凸透鏡30cm處，移動(dòng)光屏，在光屏上得到發(fā)光物體A清晰的像，用刻度尺測(cè)量像的高度，并記錄在表格中。③保持發(fā)光體A到凸透鏡的距離不變，將透鏡更換為焦距為5cm的凸透鏡，移動(dòng)光屏，在光屏上得到發(fā)光物體A清晰的像，用刻度尺測(cè)量像的高度，并記錄在表格中。根據(jù)以上敘述，回答下列問(wèn)題：（1）小華計(jì)劃探究的問(wèn)題中的自變量是________________________。（2）請(qǐng)針對(duì)小華探究過(guò)程中存在的問(wèn)題，寫出改正措施______________________________________________________________。（3）小華改正問(wèn)題后，重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)你幫助他設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)記錄表格。3.如圖所示是“探究凸透鏡成像的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)裝置，凸透鏡的焦距為10cm。（1）請(qǐng)畫出圖中折射光線對(duì)應(yīng)的入射光線。（2）實(shí)驗(yàn)中調(diào)整燭焰，凸透鏡和光屏的中心在_____。（3）蠟燭、凸透鏡、光屏的位置如圖所示，光屏上成清晰的像，生活中_____是利用這一原理工作的。（4）保持蠟燭和凸透鏡的位置不變，換為焦距為5cm的凸透鏡，要在光屏上成清晰的像。光屏應(yīng)向_____（選填“左”或“右”）移動(dòng)。（5）利用凸透鏡可以矯正_____（選填“近視眼”或“遠(yuǎn)視眼”）。

參考答案1.（1）蠟燭；凸透鏡；同一高度（2）光屏（3）光屏；不能【延伸思考】（1）使?fàn)T焰的像成在光屏中央。（2）①燭焰、凸透鏡和光屏三者的中心不在同一水平高度。②蠟燭可能位于凸透鏡的焦點(diǎn)以內(nèi)。③蠟燭可能位于凸透鏡的焦點(diǎn)上④光具座短，像成在光具座的外面。（3）燭焰的像成在光屏的上端可能是由于燭焰太低或凸透鏡太高或光屏太低，故應(yīng)用三種方法調(diào)整：①將光屏向上移動(dòng)；②將蠟燭向上移動(dòng)；③將凸透鏡向下移動(dòng)。（4）焦點(diǎn)之外（u>f）成實(shí)像；焦點(diǎn)以內(nèi)（u<f）成虛像（5）二倍焦距之外（u>2f）成縮小的實(shí)像；一倍焦距和二倍焦距之間（f<u<2f）成放大的實(shí)像。（6）蠟燭遠(yuǎn)離透鏡時(shí)，物距變大，像距變小，像也變小。（7）還是一個(gè)完整的像，只是像變暗了。2.（1）物體到凸透鏡的距離（2）改變發(fā)光物體A到凸透鏡的距離，移動(dòng)光屏，在光屏上得到發(fā)光物體A清晰的像，用刻度尺測(cè)量像的高度，記錄在表格中。（3）ucmh/cm解析：本題考査了實(shí)驗(yàn)分析、設(shè)計(jì)、評(píng)估與評(píng)價(jià)等科學(xué)探究與科學(xué)思維學(xué)科素養(yǎng)。（1）由題意可知，小華計(jì)劃探究的問(wèn)題中的自變量是物體到凸透鏡的距離；（2）將步驟③改為：改變發(fā)光物體A到凸透鏡的距離，移動(dòng)光屏，在光屏上得到發(fā)光物體A清晰的像，用刻度尺測(cè)量像的高度，記錄在表格中；（3）探究凸透鏡成實(shí)像時(shí)，像的高度h與物體到凸透鏡的距離u是否有關(guān)，需要記錄u和h的數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)表格見(jiàn)答案。3.（1）（2）同一高度（3）照相機(jī)（4）左（5）遠(yuǎn)視眼解析：（1）折射光線是蠟燭火焰發(fā)出照射到凸透鏡上發(fā)生折射形成的，所以連接燭焰與入射點(diǎn)即入射光線，如下圖所示。（2）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央位置。（3）有圖片可知，成清晰實(shí)像時(shí)，物距大于像距，成倒立縮小的實(shí)像，照相機(jī)是利用該原理工作的。（4）當(dāng)改用焦距為5cm的透鏡繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，不改變蠟燭和凸透鏡的位置，則相當(dāng)于增大了物距，根