Question

31、探究凸透鏡成像的大小與哪些因素有關(guān)

物體到凸透鏡的距離cm	光屏上像到凸透鏡的距離cm	光屏上像的大小
40	13.5	縮小
30	15	縮小
20	20	等大
15	30	放大
10	光屏上沒(méi)有像
8	光屏上沒(méi)有像

【提出問(wèn)題】小明通過(guò)前面物理知識(shí)的學(xué)習(xí)，知道放大鏡就是凸透鏡．在活動(dòng)課中，他用放大鏡觀察自己的手指（圖甲），看到手指放大的像；然后再用它觀察遠(yuǎn)處的房屋（圖），看到房屋

縮小

的像．（選填“放大”、“等大”或“縮小”）他想：凸透鏡成像的大小可能與哪些因素有關(guān)？

【進(jìn)行猜想】凸透鏡成像的大小可能與

物體到凸透鏡的距離

有關(guān)．
【設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】
小明在圖所示的光具座上，不斷改變蠟燭與透鏡間的距離，并移動(dòng)光屏進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，所獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表所示．

【結(jié)論與應(yīng)用】分析數(shù)據(jù)可知物體到凸透鏡的距離越短，光屏上像的大小就越

大

，同時(shí)發(fā)現(xiàn)像到凸透鏡的距離就越

大

．
【評(píng)估和交流】
（1）用我們學(xué)過(guò)的知識(shí)，通過(guò)數(shù)據(jù)可以知道小明使用的透鏡的焦距是

10

cm．
（2）如果在光具座上無(wú)論怎樣左右移動(dòng)光屏，在光屏上都不能呈現(xiàn)出燭焰的像，則可能有哪兩種原因？

凸透鏡、光屏、蠟燭三者的中心不在同一高度

；

物距小于焦距

．
（3） 在探究凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)中，蠟燭到光屏的距離為50cm保持不變，某同學(xué)將一個(gè)焦距為10cm的透鏡從光屏移向蠟燭的過(guò)程中，光屏上能成

二

次清晰的像．

Answer 1

分析：提出問(wèn)題：根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律：u＜f，成正立放大的實(shí)像，u＞2f，成倒立縮小的實(shí)像來(lái)回答；
進(jìn)行猜想：根據(jù)物體到凸透鏡的距離不同，距離大了成倒立縮小的實(shí)像，距離小了成正立放大的虛像，得出結(jié)論；
結(jié)論與應(yīng)用：分析表中的物距、像距、像的大小變化規(guī)律，就可以得到結(jié)論；
評(píng)估與交流：（1）凸透鏡成像時(shí)：u=2f，成倒立等大的實(shí)像，此時(shí)v=2f，從表格中找到這一組數(shù)據(jù)，得到凸透鏡的焦距；
（2）如果在光具座上無(wú)論怎樣左右移動(dòng)光屏，在光屏上都不能呈現(xiàn)出燭焰的像，則可能的原因一是從器材條件或安裝上找原因，二是根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律從物體到凸透鏡的距離上找原因；
（3）根據(jù)光路可逆，當(dāng)凸透鏡成像時(shí)，滿足一定的條件，物像交換位置，會(huì)二次成像．

解答：解：【提出問(wèn)題】用凸透鏡觀察自己的手指（圖甲），看到手指放大的像；用它觀察遠(yuǎn)處的房屋（圖乙），看到房屋縮小的像，
故答案為：放大、縮小．
【進(jìn)行猜想】由于距離不同，凸透鏡成的像不同，可見(jiàn)凸透鏡成像與物體到凸透鏡的距離有關(guān)，
故答案為：物體到凸透鏡的距離．
【結(jié)論與應(yīng)用】表中數(shù)據(jù)物距越來(lái)越小，像距越來(lái)越大，像由縮小到等大到放大，
故答案為：大、大．
【評(píng)估和交流】
（1）從表格中可以看出：凸透鏡成等大的實(shí)像時(shí)，u=v=20cm=2f，所以凸透鏡的焦距為f=10cm，
故答案為：10cm．
（2）在光具座上無(wú)論怎樣左右移動(dòng)光屏，在光屏上都不能呈現(xiàn)出燭焰的像，
器材上可能是物體離焦點(diǎn)太近，成的像太大太遠(yuǎn)，光具座不夠長(zhǎng)；器材安裝上可能是凸透鏡、光屏、蠟燭三者的中心不在同一高度；
物距上可能是物距剛好等于焦距或物距小于焦距．
故答案為：①物體離焦點(diǎn)太近，成的像太大太遠(yuǎn)，光具座不夠長(zhǎng)；
②凸透鏡、光屏、蠟燭三者的中心不在同一高度物距剛好等于焦距；
③物距小于焦距；
④物距小于焦距．
（3）當(dāng)物距像距之和等于50cm，從表格中數(shù)據(jù)可以看出：會(huì)出現(xiàn)物距30cm，像距15cm和物距15cm，像距30cm二次成像的類似情況，
故答案為：二次．

點(diǎn)評(píng)：凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)，必須保證蠟燭、透鏡、光屏的中心在同一高度上；
在凸透鏡成中，光路是可逆的；
凸透鏡成像的規(guī)律是：概括為三區(qū)域兩點(diǎn) u＞2f，成倒立縮小的實(shí)像，f＜v＜2f；
u=2f，成倒立等大的實(shí)像，v=2f；
f＜u＜2f，成倒立放大的實(shí)像，v＞2f；
u=f，不成像；
u＜f，成正立放大的虛像．