小华利用家里的放大镜、蜡烛、火柴、光屏(白纸板),做探究凸透镜成像规律的实验.

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  • 解题思路:(1)根据凸透镜的焦点和焦距的定义判断凸透镜的焦距.

    (2)测量凸透镜的焦距需要刻度尺.

    (3)探究凸透镜成像的实验时,在桌面上依次放蜡烛、凸透镜、光屏,三者在同一条直线上,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,比较物距和焦距的关系,根据凸透镜成像的几种情况,判断凸透镜成像的性质和像距:

    u>2f,成倒立、缩小的实像,2f>v>f.

    u=2f,成倒立、等大的实像,v=2f.

    2f>u>f,成倒立、放大的实像,v>2f.

    u<f,成正立、放大的虚像.

    (8)若光屏上没有像,可能是因为物距小于焦距,成了虚像,不能成在光屏上.

    有可能光屏、凸透镜和烛焰的中心不在同一高度上,像无法成在光屏上.

    有可能物体在焦点上,不能成像.

    有可能是蜡烛和光屏之间的距离小于凸透镜的4倍焦距.

    (1)凸透镜正对太阳光,平行光线平行于主光轴,移动凸透镜,在地面上得到一个最小最亮的光斑,这点是凸透镜的焦点,焦点到透镜中心的距离15cm,则此凸透镜的焦距约是15cm.这样测焦距的根据凸透镜焦点和焦距的定义判断的.

    (2)实验中需要测量凸透镜的焦距,还需要添加的实验器材刻度尺.

    (3)在桌面上画一条直线,并从左至右依次放置蜡烛、凸透镜、光屏,再调整凸透镜和光屏的高度,使它们的中心和烛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)当烛焰离透镜35cm时,物距u=35cm,u>2f,成倒立、缩小的实像,2f>v>f.所以光屏应在透镜的另一侧距透镜15cm~30cm范围内移动,在光屏上会呈现一个清晰的倒立缩小的实像.

    (5)当烛焰由距凸透镜35cm处移至30cm处,物距u=30cm,u=2f,成倒立、等大的实像,v=2f.所以此时光屏在距透镜30cm处会接收到一个清晰的倒立等大的实像.

    (6)当烛焰移至距凸透镜20cm处时,物距u=20cm,2f>u>f,成倒立、放大的实像,v>2f.在透镜的另一侧移动光屏到某一位置,在光屏上会呈现一个清晰的倒立、放大的实像,此时光屏到透镜的距离大于30cm.

    (7)当烛焰移至距凸透镜10cm时,物距u=10cm,u<f,成正立、放大的虚像.虚像不能用光屏承接,所以无论怎样移动光屏,光屏上不会呈现烛焰的像,虚像和蜡烛在凸透镜的同侧,所以这时应该移去光屏,透过凸透镜向蜡烛一侧观察,就能看到一个清晰的正立放大的虚像.

    (8)实验过程中移动光屏,光屏上始终找不到像,其原因:①可能光屏、凸透镜和烛焰的中心不在同一高度上,像无法成在光屏上;②可能是蜡烛和光屏之间的距离小于凸透镜的4倍焦距.

    故答案为:(1)15;凸透镜焦点和焦距的定义;(2)刻度尺;(3)凸透镜;光屏;凸透镜;光屏;同一高度;使像成在光屏的中心;(4)15cm~30cm;倒立;缩小的实;(5)30;倒立;等大的实;(6)倒立;放大;实;30;(7)不会;光屏;凸透镜;蜡烛;正立;放大的虚;(8)①可能光屏、凸透镜和烛焰的中心不在同一高度上,像无法成在光屏上;②可能是蜡烛和光屏之间的距离小于凸透镜的4倍焦距.

    点评:

    本题考点: 凸透镜成像规律及其探究实验;主光轴、光心、焦点和焦距.

    考点点评: 本题主要考查了凸透镜成像的四种情况的物距和焦距,像距和焦距的关系,以及光屏上不能成像的原因,考查点较分散,必须细心分析.