Question

4．某小組同學在做“驗證凸透鏡成像規(guī)律”的實驗中：
（1）在實驗前，首先觀察并記下凸透鏡的焦距．
（2）小組同學將選取兩個不同的凸透鏡（f₁=10厘米，f₂=12厘米）進行實驗，他們首先在光具座上，將器材安裝好，調整發(fā)光物、透鏡和光屏的中心大致在同一高度．不斷改變透鏡與發(fā)光物間的距離，并移動光屏找清晰的像，所獲得數據記錄在表一、表三中．但是他們在第二次實驗時，卻始終無法在光屏上找到像，而當撤去光屏，發(fā)現從光屏這一側透過凸透鏡卻能看到像，于是他們將成像情況記錄在表二中．

表一　　f1=10厘米				表二　　　　f1=10厘米				表三　　　　f2=12厘米
實驗 序號	物距u （厘米）	像距v （厘米）	成像 情況	實驗 序號	物距u （厘米）	像距v （厘米）	成像 情況	實驗 序號	物距u （厘米）	像距v （厘米）	成像 情況
1	15.0	30.0	放大	4	8.0	/	很大	7	15.0	60.0	放大
2	20.0	20.0	等大	5	6.0	/	較大	8	24.0	24.0	等大
3	24.0	17.0	縮小	6	4.0	/	稍大	9	60.0	15.0	縮小

（3）分析比較實驗序號1、7（或3、8）的數據，可得出的初步結論是：不同凸透鏡成實像時，物距相同，像距隨焦距的增大而增大．
（4）分析比較表一或表三中的物距u與像距v變化情況及成像情況，可得出的初步結論是：當凸透鏡成實像時，像距及所成的像隨物距的增大而減�。�
（5）分析比較表二中物距u的變化與成像情況，可得出的初步結淪是：當物距小于焦距時，成放大的虛像，且虛像的大小隨物距的減小而減小．
（6）實驗結束整理器材前發(fā)現，光屏上有教室窗子的像，這時窗子離凸透鏡的距離與凸透鏡
焦距之問的關系是：物距大于二倍焦距，窗子在光屏上成一個倒立的實像（選填：“倒立”或“正立”）．這與我們生活中的照相機原理相同（選填：“照相機”或“幻燈機”
或“放大鏡”）．

Answer 1

分析 （1）實驗前要觀察并記錄凸透鏡的焦距，便于比較物距和焦距的關系，總結成像規(guī)律；
（2）在光具座將器材安裝好，要知道在實驗中，為使燭焰的像能成在光屏的中心，需要調整凸透鏡和光屏的高度，使它們的中心位置跟燭焰中心的位置大致在同一高度．
（3）要得出“不同凸透鏡成實像時，物距相同，像距隨焦距的增大而增大”必須保證數據中的物距相同，透鏡的焦距不同，比較像距和焦距的關系；
（4）比較表一或表三中的物距u與像距v變化關系及成像情況，找出相同因素和不同因素，結合像和像距的大小得出相應的結論；
（5）分析比較表二中物距u和焦距f變化關系及成像情況，找出虛像大小與物距大小的關系；
（6）物體到凸透鏡的距離大于2倍焦距的時候，在凸透鏡另一側的光屏上成一個縮小的像，是照相機的原理．

解答 解：（1）實驗前應該首先觀察并記下凸透鏡的焦距，可以方便描述物距與像距．
（2）在光具座將器材安裝好；為使燭焰的像能成在光屏的中心，需要調整凸透鏡和光屏的高度，使它們的中心位置跟燭焰中心的位置大致在同一高度；
（3）分析比較1與7（或3與8）數據發(fā)現：凸透鏡的焦距不同，成實像時，盡管物距相同，但是焦距大的，像距也大．
（4）分析比較表一或表三中的物距u與像距v變化關系及成像情況，發(fā)現：成的都是實像時，物距越大，像距反而越小，因此得出的結論是：當凸透鏡成實像時，像距及所成的像隨物距的增大而減�。�
（5）分析比較表二中物距u和焦距f變化關系及成像情況，物距小于焦距，成的都是虛像，像是放大的，物距越小，像越小，因此得出的結論是：當物距小于焦距時，成放大的虛像，且虛像的大小隨物距的減小而減�。�
（6）光屏上有教室窗子的像，在凸透鏡另一側的光屏上成一倒立、縮小的像，則說明u＞2f，是照相機的工作原理．
故答案為：（1）焦距；（2）光具座；同一高度；（3）1與7（或3與8）；（4）當凸透鏡成實像時，像距及所成的像隨物距的增大而減��；（5）當物距小于焦距時，成放大的虛像，且虛像的大小隨物距的減小而減�。唬�6）大于；倒立；照相機．

點評 此題是探究凸透鏡成像的規(guī)律，考查了學生通過數據分析、歸納、總結結論的能力，這種考查對于學生來講是有一定難度的，要求認真分析，通過數據找出新的規(guī)律，需要有敏銳的觀察能力和系統(tǒng)的歸納總結能力．