小華利用家里的放大鏡、蠟燭、火柴、光屏(白紙板),做探究凸透鏡成像規律的實驗.
(1)在實驗前,他把凸透鏡正對太陽光,移動凸透鏡,在地面上得到一個最小最亮的光斑,測得光斑到透鏡中心的距離15cm,則此凸透鏡的焦距約是______cm,這樣測焦距的根據是______.
(2)還需要添加的實驗器材是:______?
(3)實驗時,小華先在桌面上畫一條直線,并從左至右依次放置蠟燭、______和______,再調整______和______的高度,使它們的中心和燭焰的中心大致在______?其目的是______.
(4)當燭焰離透鏡35cm時,光屏應在透鏡的另一側距透鏡______范圍內移動,在光屏上會呈現一個清晰的______的______像.
(5)當燭焰由距凸透鏡35cm處移至30cm處,此時光屏在距透鏡______cm處會接收到一個清晰的______的______像.
(6)當燭焰移至距凸透鏡20cm處時,在透鏡的另一側移動光屏到某一位置,在光屏上會呈現一個清晰的______、______的______像,此時光屏到透鏡的距離大于______cm
(7)當燭焰移至距凸透鏡10cm時,無論怎樣移動光屏,光屏上______ (選填“會”或“不會”)呈現燭焰的像,這時應該移去______,透過______向______觀察,就能看到一個清晰的______的______像.
(8)實驗過程中光屏上始終找不到像的原因:①______;②______.
解:(1)凸透鏡正對太陽光,平行光線平行于主光軸,移動凸透鏡,在地面上得到一個最小最亮的光斑,這點是凸透鏡的焦點,焦點到透鏡中心的距離15cm,則此凸透鏡的焦距約是15cm.這樣測焦距的根據凸透鏡焦點和焦距的定義判斷的.
(2)實驗中需要測量凸透鏡的焦距,還需要添加的實驗器材刻度尺.
(3)在桌面上畫一條直線,并從左至右依次放置蠟燭、凸透鏡、光屏,再調整凸透鏡和光屏的高度,使它們的中心和燭焰的中心大致在同一高度,其目的是使像成在光屏的中心.
(4)當燭焰離透鏡35cm時,物距u=35cm,u>2f,成倒立、縮小的實像,2f>v>f.所以光屏應在透鏡的另一側距透鏡15cm~30cm范圍內移動,在光屏上會呈現一個清晰的倒立縮小的實像.
(5)當燭焰由距凸透鏡35cm處移至30cm處,物距u=30cm,u=2f,成倒立、等大的實像,v=2f.所以此時光屏在距透鏡30cm處會接收到一個清晰的倒立等大的實像.
(6)當燭焰移至距凸透鏡20cm處時,物距u=20cm,2f>u>f,成倒立、放大的實像,v>2f.在透鏡的另一側移動光屏到某一位置,在光屏上會呈現一個清晰的倒立、放大的實像,此時光屏到透鏡的距離大于30cm.
(7)當燭焰移至距凸透鏡10cm時,物距u=10cm,u<f,成正立、放大的虛像.虛像不能用光屏承接,所以無論怎樣移動光屏,光屏上不會呈現燭焰的像,虛像和蠟燭在凸透鏡的同側,所以這時應該移去光屏,透過凸透鏡向蠟燭一側觀察,就能看到一個清晰的正立放大的虛像.
(8)實驗過程中移動光屏,光屏上始終找不到像,其原因:①可能光屏、凸透鏡和燭焰的中心不在同一高度上,像無法成在光屏上;②可能是蠟燭和光屏之間的距離小于凸透鏡的4倍焦距.
故答案為:(1)15;凸透鏡焦點和焦距的定義;(2)刻度尺;(3)凸透鏡;光屏;凸透鏡;光屏;同一高度;使像成在光屏的中心;(4)15cm~30cm;倒立;縮小的實;(5)30;倒立;等大的實;(6)倒立;放大;實;30;(7)不會;光屏;凸透鏡;蠟燭;正立;放大的虛;(8)①可能光屏、凸透鏡和燭焰的中心不在同一高度上,像無法成在光屏上;②可能是蠟燭和光屏之間的距離小于凸透鏡的4倍焦距.
分析:(1)根據凸透鏡的焦點和焦距的定義判斷凸透鏡的焦距.
(2)測量凸透鏡的焦距需要刻度尺.
(3)探究凸透鏡成像的實驗時,在桌面上依次放蠟燭、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心.
(4)和(5)和(6)和(7)知道物距,比較物距和焦距的關系,根據凸透鏡成像的幾種情況,判斷凸透鏡成像的性質和像距:
u>2f,成倒立、縮小的實像,2f>v>f.
u=2f,成倒立、等大的實像,v=2f.
2f>u>f,成倒立、放大的實像,v>2f.
u<f,成正立、放大的虛像.
(8)若光屏上沒有像,可能是因為物距小于焦距,成了虛像,不能成在光屏上.
有可能光屏、凸透鏡和燭焰的中心不在同一高度上,像無法成在光屏上.
有可能物體在焦點上,不能成像.
有可能是蠟燭和光屏之間的距離小于凸透鏡的4倍焦距.
點評:本題主要考查了凸透鏡成像的四種情況的物距和焦距,像距和焦距的關系,以及光屏上不能成像的原因,考查點較分散,必須細心分析.