Question

3．如圖所示為“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)裝置圖，實(shí)驗(yàn)時(shí)首先利用太陽(yáng)光測(cè)出了凸透鏡的焦距f．請(qǐng)你認(rèn)真思考下面的四種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，并回答問題．
甲：分別把點(diǎn)燃的蠟燭放在一倍焦距f和二倍焦距2f處，調(diào)整光屏到凸透鏡的距離，觀察并記錄在屏上能否成像及成像特點(diǎn)，得出凸透鏡成像的規(guī)律．
乙：除甲中的做法外，把蠟燭放在大于2f 的某一位置和大于f、小于2f的某一位置，觀察并記錄對(duì)應(yīng)的成像情況，得出凸透鏡成像的規(guī)律．
丙：除甲中的做法外，把點(diǎn)燃的蠟燭從較遠(yuǎn)處逐漸移近凸透鏡，通過不斷調(diào)整光屏與凸透鏡的距離，觀察并記錄在屏上能否成像及成像的特點(diǎn)，包括觀察所成的像隨蠟燭位置變化而變化的趨勢(shì)，得出凸透鏡成像的規(guī)律．
�。号c丙不同的是，將蠟燭從靠近凸透鏡的位置逐漸遠(yuǎn)離，其它步驟相同．
（1）以上四種方案中，合理的方案有丙、�。ㄟx填“甲”、“乙”、“丙”、“丁”）；
（2）某小組記錄并繪制了物體到凸透鏡的距離u跟像到凸透鏡的距離v之間關(guān)系的圖象，如圖b所示．由圖象可知，當(dāng)u=15cm時(shí)，在光屏上能得到一個(gè)倒立放大（填像的大小情況）實(shí)像；把物體從距凸透鏡10cm處移動(dòng)到30cm處的過程中，像的大小變化情況是變小，像距的變化情況是變�。ㄟx填“變大”、“變小”或“不變”）．
（3）某小組用兩支點(diǎn)燃的蠟燭進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，蠟燭、凸透鏡和光屏分別置于如圖c所示位置，兩支蠟燭的連線AB與過凸透鏡的中線垂直，則光屏上C、D兩處所成像的大小相等 （選填“相等”或“不相等”）；用一塊厚紙板擋住A處的燭焰，在光屏上C（選填“C”或“D”）處仍能得到一個(gè)清晰的像．
（4）當(dāng)光屏上得到清晰倒立縮小的像時(shí)，有一只小蟲正好落在投影儀的鏡頭上，此時(shí)對(duì)畫面的影響是B
A．畫面變得模糊                 B．畫面稍微變暗了一些
C．畫面上出現(xiàn)該小蟲清晰的像     D．畫面上出現(xiàn)該小蟲的像，但不清晰

Answer 1

分析 （1）為了有條理的解決問題，需要明確實(shí)驗(yàn)的目的，合理的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)該有一定的規(guī)律，由遠(yuǎn)變近或由近變遠(yuǎn)，如果毫無順序的操作很容易忽略一些物理規(guī)律之間的聯(lián)系．
（2）①凸透鏡成像時(shí)，u=v=2f，在圖象上找到u=v對(duì)應(yīng)點(diǎn)，根據(jù)物距和焦距的關(guān)系求出凸透鏡的焦距．
②凸透鏡成像時(shí)，2f＞u＞f，成倒立、放大的實(shí)像，應(yīng)用于幻燈機(jī)和投影儀．
③凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物距增大，像距減小，像減�。�
（3）①兩支蠟燭的連線AB與過凸透鏡的中線垂直，可知兩支蠟燭的物距相同，由凸透鏡成像規(guī)律可知像的關(guān)系．
②遮擋A射向凸透鏡的光線，蠟燭B還有光線射向凸透鏡，蠟燭B經(jīng)凸透鏡折射成像，根據(jù)光線過光心不改變方向，判斷蠟燭B像的位置．
（4）物體經(jīng)過凸透鏡成像，成像的機(jī)制是物體發(fā)出的光線經(jīng)過凸透鏡折射形成的．通過畫光路圖來蟲子落在凸透鏡上時(shí)來解釋成像情況的影響

解答 解：（1）為了有條理的解決問題，需要明確實(shí)驗(yàn)的目的，合理的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)該有一定的規(guī)律，由遠(yuǎn)變近或由近變遠(yuǎn)；
方案甲和方案乙在進(jìn)行探究時(shí)只是讓物距在某一位置時(shí)，進(jìn)行探究，太片面，不具有代表性．同時(shí)也無法得出結(jié)論．
丙和丁讓物距逐漸變化，觀察成像的特點(diǎn)并測(cè)量像距的大小，對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，便可總結(jié)出規(guī)律性的結(jié)論．物距從大到小或從小到大沒有關(guān)系
所以丙、丁正確．
（2）①如圖，u=v=2f=20cm，所以凸透鏡的焦距：f=10cm．
②當(dāng)u=15cm時(shí)，2f＞u＞f，成倒立、放大的實(shí)像．
③蠟燭從距凸透鏡10cm處移到30cm處的過程中，物距大于焦距凸透鏡成實(shí)像，凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物距增大，像距變小，像變�。�
（3）兩支蠟燭的連線AB與過凸透鏡的中線垂直，可知兩支蠟燭的物距相同，則由凸透鏡成像規(guī)律可知，光屏上C、D兩處所成像的大小相等；
根據(jù)光線過光心不改變方向，蠟燭A經(jīng)凸透鏡在D點(diǎn)成像，蠟燭B經(jīng)凸透鏡在C點(diǎn)成像，當(dāng)一塊厚紙板擋住A處的燭焰，蠟燭A的光線不能射向凸透鏡，蠟燭B還能經(jīng)凸透鏡在C位置成像．
（4）不透明的小蟲落在鏡頭上，只是阻擋物體發(fā)出的無數(shù)射向凸透鏡的一部分物體光線，物體發(fā)出的其它光線會(huì)通過小蟲子以外的部分通過凸透鏡而成像，但由于透過凸透鏡的光線減少，所以物體透過凸透鏡所成的像的亮度變暗．
故選B．
故答案為：（1）丙、丁；（2）放大；變��；變��；（3）相等；C；（4）B．

點(diǎn)評(píng) 此題主要是探究凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)，通過讓學(xué)生評(píng)估甲乙丙丁的方案，考查了實(shí)驗(yàn)中逐步改變物距的目的，同時(shí)還考查了光的折射現(xiàn)象及其應(yīng)用，要熟記凸透鏡成像的規(guī)律，特別搞清像的特點(diǎn)及像距與物距之間的關(guān)系．解決此題的關(guān)鍵是通過圖象確定凸透鏡的焦距．此題有一定難度，是一道壓軸題．