【知识点的认识】
(1)凸透镜成像规律:是指物体放在焦点之外,在凸透镜另一侧成倒立的实像,实像有缩小、等大、放大三种.物距越小,像距越大,实像越大.物体放在焦点之内,在凸透镜同一侧成正立放大的虚像.物距越小,像距越小,虚像越小.
(2)设计并进行实验:
一、提出问题:凸透镜成像,像的大小、正倒、虚实跟物距有什么关系?
二、实验器材:带刻度的光具座、蜡烛、光屏、透镜(焦距在10~20 cm之间)、刻度尺.见实验装置图.
三、实验步骤:
1、先测出透镜的焦距:让凸透镜在阳光下来回移动,找着最小、最亮的点,用刻度尺量出亮点与凸透镜的距离,这就是这个凸透镜的焦距.
2、实验探讨像的大小、正倒、虚实跟物距的关系:
[方案]①把透镜放在光具座标尺中央,从透镜的位置开始在左右两边的标尺上用粉笔标出等于焦距和2倍焦距的位置.
②点燃蜡烛,调整它们的高度,使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度.
③把蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置上,调整光屏到透镜的距离,使烛焰在屏上成一个清晰的像,观察像的大小、正倒,测出蜡烛与凸透镜、凸透镜与光屏间的距离.把数据记录在表格中.
④继续把蜡烛向凸透镜靠近,观察像的变化是放大还是缩小,是正立还是倒立,蜡烛与凸透镜、凸透镜与光屏的距离测出,将数据记录在表格中.
⑤当蜡烛到一定位置上时,光屏没有像,用眼睛直接对着凸透镜观察蜡烛的像,把蜡烛与凸透镜、像与凸透镜的距离,像是放大还是缩小的,像的正倒,填入表格中.
物距(u) | 像距(v) | 正倒 | 大小 | 虚实 | 应用 | 特点 | 物,像的位置关系 |
u>2f | 2f>v>f | 倒立 | 缩小 | 实像 | 照相机、摄像机 | ﹣ | 物像异侧 |
u=2f | v=2f | 倒立 | 等大 | 实像 | 精确测焦仪 | 成像大小的分界点 | 物像异侧 |
2f>u>f | v>2f | 倒立 | 放大 | 实像 | 幻灯机、电影、投影仪 | ﹣ | 物像异侧 |
u=f | ﹣ | ﹣ | ﹣ | 不成像 | 强光聚焦手电筒 | 成像虚实的分界点 | ﹣ |
f>u | v>u | 正立 | 放大 | 虚像 | 放大镜 | 虚像在物体同侧 | 物像同侧 |
【能力训练】
1.一焦距为10cm的凸透镜和一支点燃的蜡烛放置光具座上(部分结构已经略去),如图所示。当凸透镜慢慢从100cm处平移到15cm处的过程中,烛焰经透镜所成的像的位置变化情况是( )
A.一直向右移动
B.一直向左移动
C.先向右移动,再向左移动
D.先向左移动,再向右移动
2小王同学将凸透镜及蜡烛、光屏置于光具座上(如图甲),做成像实验,记录每次成实像的物距u,像距v,物像间距L(u+v),绘出图线乙(以f为长度单位)。现代物理学中,有一个凸透镜成像的“新概念”:放大率n=v/u.结合甲、乙两图可知,下列说法不正确的是( )
A.要想成实像,蜡烛与光屏的间距应满足L≥4f
B.当物距u=1.5f时,则n=2
C.当物距u=2f时,则n=1
D.当物距u>2f时,则n>1
3如图所示,在“探究凸透镜成像规律”时,发光体“P”在图中的光屏上成了一个清晰、等大的像,此时“P”到透镜的距离是20cm。以下说法错误的是( )
A.凸透镜的焦距是10cm
B.若发光体从该点远离凸透镜,则经凸透镜所成的像与照相机的成像特点相同
C.为了从不同方向观察光屏上的像,光屏应选用粗糙的平面
D.若发光体从该点逐渐靠近凸透镜,则经凸透镜始终能成放大的像
4如图所示,主光轴上有一点光源,在透镜的另一侧有一光屏。光屏、点光源通过凸透镜在光屏上形成一个光斑,现让光屏稍微靠近凸透镜,光斑的面积会减小,设凸透镜的焦距为f,由此可判断( )
A.d一定小于f
B.d一定大于2f
C.d一定大于f,小于2f
D.d可能大于2f,也可能小于f
5如图是同学们依据“探究凸透镜成像规律”的实验数据绘制的物体到透镜的距离u跟像到透镜的距离v之间关系图象,下列判断中正确的是( )
A.该凸透镜的焦距是15cm
B.当u=5cm时,在光屏上能得到一个放大的像
C.当u=19cm时成放大的像,投影仪是根据这一原理制成的
D.若把物体从距凸透镜16cm处移动到30cm处的过程中,像逐渐变小
6物体离凸透镜22厘米时,能在光上屏上得到一个清晰的倒立缩小的像,则下列判断正确的是( )
A.如果物距小于11厘米时,一定不能成实像
B.如果物距等于11厘米时,一定成放大的实像
C.如果物距大于11厘米时,一定成放大的实像
D.改变物距,当像距为22厘米时,在光屏上得到的是放大的像
7如图所示,O为凸透镜的光心,O1OO2为凸透镜的主光轴,F为凸透镜的两个焦点,用f表示透镜的焦距,A’B’为物体AB的像,A’B’箭头方向平行于主光轴,则关于物体AB所在的区域和箭头方向的下列说法正确的是( )
A.图中Ⅰ区域,与主光轴平行
B.图中Ⅰ区域,与主光轴不平行
C.图中Ⅱ区域,与主光轴平行
D.图中Ⅱ区域,与主光轴不平行
8如图1所示,一束光会聚于b点,在虚线区域内放透镜甲后,光会聚于主光轴上的c点,在虚线区域内放透镜乙后,光会聚于主光轴上的a点,可判断甲、乙透镜分别是 、 (填“凸透镜”或“凹透镜”)。现小虎想探究凸透镜成像特点,他将透镜固定在光具座上某位置(图中未标出),如图2所示,当蜡烛从光具座上的M点移到N点并调整光屏的位置,发现光屏上的像逐渐变小,可判断此透镜位于 (填“M点左侧”或“N点右侧”)。
9做测量凸透镜焦距的实验时,当透镜置于蜡烛与光屏距离的中点时,光屏上恰好得到烛焰的清晰的像,此时光屏上的像是倒立 的实像,这时测得蜡烛与光屏之间的距离为L,则透镜的焦距f是 。
10在探究凸透镜成像规律的实验中:
(1)为了方便从不同方向观察光屏上的像,光屏应选用较 (选填“粗糙”或“光滑”)的白色硬纸板。
(2)当蜡烛、凸透镜、光屏置于图的位置时,光屏上得到清晰的像,这个像是 的(选填“放大”、“等大”或“缩小”)。若保持蜡烛和透镜的位置不变,将光屏适当远离凸透镜,光屏上得的像变得模糊,这时在蜡烛和凸透镜之间放上一个合适的 (选填“近视”或“远视”)镜片,能在光屏上重新得到清晰的像。
(3)爱米同学到郊外旅游时,用照相机拍摄某风景,他想拍得范围更大一些,应将照相机离风景 一些,同时还要将镜头离底片 一些。(选填“近”或“远”)
11在做“探究凸透镜成像的规律”的实验中
①小明将凸透镜正对太阳光,在透镜的另一侧移动光屏,在距透镜10cm处,屏上呈现出最小最亮的光斑,则此凸透镜焦距约是 cm。
②小明同学继续做实验时,发现烛焰在光屏上的像如图所示,若要使烛焰在光屏中心成像,只调节光屏,应将光屏向 (选填上/下)调节。
③小明同学将自己的近视眼镜镜片放在了蜡烛与凸透镜(靠近凸透镜)之间,移动透镜和光屏,直到在光屏上得到了一个倒立缩小的清晰的像。将近视眼镜镜片取下,发现光屏上的像变模糊了,为了使屏上的像重新变得清晰,在不移动蜡烛和凸透镜位置的前提下,应将光屏向 (左/右)移动。
12教学中常用的投影仪的结构如图(a)所示,在水平放置的凸透镜的正上方有一与水平成45°角的平面镜,右边竖直放一屏幕。物体的光线经凸透镜和平面镜后,可在屏上成一清晰的像。图(b)是这一装置的示意图,A2B2是物AB的像。图中BO1=30厘米,O1O2=20厘米,O2O3=90厘米。
(1)对凸透镜而言,物距和像距各是多少?
(2)在图(b)中画出物AB的成像光路图。
13在做“探究凸透镜成像规律”实验:
(1)实验桌上有两个凸透镜,规格如表所示,光具座上标尺的刻度范围是0~90cm,实验中选用 凸透镜较好(选填“甲”或“乙”)。
序号 | 直径 | 焦距 |
甲 | 5cm | 30cm |
乙 | 4cm | 10cm |
(2)选好器材后,依次将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏放在光具座上的A、O、B位置。如图所示,为使烛焰的像成在光屏的中央,应将凸透镜向 移动(选填“上”或“下”),此时所成的像是倒立、 的实像,该成像规律与眼睛成像的特点 (选填“相同”或“不相同”)。
(3)若物体从距凸透镜两倍焦距处以2cm/s的速度向焦点处移动,则物体所成像移动速度 (填“大于”、“等于”或“小于”)2cm/s。
14物理操作实验考试中,小明抽到的是“探究凸透镜成像规律”实验。小明利用如图装置进行实验,并将凸透镜固定在50cm位置保持不动。
(1)实验前,小明将凸透镜正对阳光,适当移动光屏的位置,当光屏上出现一个最小最亮的圆点时,小明测得圆点与凸透镜之间距离为10cm,则凸透镜的焦距为 cm。
(2)实验前,首先调节光源、凸透镜和光屏的高度,使它们的中心大致在同一 上,其目的是使 。
(3)当蜡烛位于20cm 位置,光屏必须位于 cm到 cm之间,才能得到 的清晰的像。
(4)随着蜡烛的燃烧,蜡烛越来越短,可以观察到光屏上的像 (选填“向上”或“向下”)移动。
15小杨探究凸透镜成像规律的实验装置如图所示。其中焦距为8cm的凸透镜固定在光具座上50cm刻度线处,光屏和点燃的蜡烛位于凸透镜两侧。小杨将蜡烛移至25cm刻度线处,移动光屏直到光屏上出现烛焰清晰的像,则该像是倒立、 的实像。(选填“放大”、“缩小”或“等大”)在照相机、幻灯机、放大镜中, 用到了这个原理。
16用焦距未知的凸透镜做“探究凸透镜成像规律”实验:通过调整物距及像距,在光屏上得到倒立、缩小的像,测量并记录物距和像距,实验序号为1、2;通过调整物距再做两实验,在光屏上得到倒立、放大的像,测量并记录物距和像距,实验序号为3、4。
(1)在实验前,需要调节凸透镜、光屏的高度,使它们的中心和烛焰的中心大致在 上;
(2)如图是实验序号4对应的实验图,请将物距、像距填写到表格中;
像的性质 | 实验序号 | 物距u/cm | 像距v/cm |
l | 30 | 16 | |
倒立、缩小的像 | 2 | 25 | 17 |
3 | 17 | 25 | |
倒立、放大的像 | 4 |
(3)分析前面的4组数据及对应的现象,为了尽快在光屏上得到倒立等大的像,你的做法是: 。进行完此操作后,把测得的物距与凸透镜焦距对比,发现当物距u=20cm时,能得到倒立、等大的实像,可知此透镜的焦距为 cm。
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