1.
在研究小孔成像綜合實踐活動中,小明同學(xué)用易拉罐做小孔成像實驗,他在空易拉罐底部的中央,用釘子戳一個小孔,將易拉罐的頂部剪去后,蒙上一層半透明塑料薄膜.
(1)小明把易拉罐正對著點燃的蠟燭(如右上圖所示),則在半透明紙上會看到蠟燭的倒立(正立/倒立)的像.該實驗應(yīng)該在較暗(亮/暗)的環(huán)境下進行.
(2)小明實驗時發(fā)現(xiàn)小孔成像的大小會變化,于是他設(shè)計實驗探究小孔所成像的大小與哪些因素有關(guān).他猜想所成像的大小可能與蠟燭到小孔的距離、物體的高度以及像到小孔的距離有關(guān).于是他用同一支蠟燭實驗,且保持蠟燭到小孔的距離不變,在多次改變小孔到半透明紙之間的距離時,他測出了像的高度(見下表).
小孔到半透明紙的距離s/cm | 2.0 | 4.0 | 6.0 | 8.0 | 10.0 |
像的高度h/cm | 1.0 | 2.0 | 3.0 | 4.0 | 5.0 |
①從上表中數(shù)據(jù)可以看出:當蠟燭和小孔的距離保持不變時,半透明紙離小孔越遠,所成的像越大.
②通過實驗,小明得到了正確的結(jié)論后很高興.但他又想,像的大小會不會跟蠟燭離小孔的距離有關(guān)呢?在設(shè)計這個實驗時小明應(yīng)注意控制物體的高度、小孔到半透明紙的距離不變.
③小明發(fā)現(xiàn)小孔會成上下顛倒的像,他想小孔成的像會不會左右也相反呢?為了驗證這個說法,他準備制作一個LED燈組作為物體進行研究,下列關(guān)于LED燈組制作形狀的選擇最適合的是D(A/B/C/D).
(3)在活動中,與小明同在一個活動小組的同學(xué)提出了一個現(xiàn)象:在樹蔭下玩耍時發(fā)現(xiàn)地上有許多圓形和非圓形的光斑.大家分析認為樹葉間有縫隙,相當于小孔,陽光透過小孔成的是太陽的像,應(yīng)該是圓形的,怎么會出現(xiàn)非圓形的呢?經(jīng)過思考小星猜想;非圓形的光斑可能是由于小孔太大造成的;小明猜想:非圓形的光斑可能是由于小孔離地面太近造成的.為此他們又進行了下列實驗:(一)在卡片紙上挖一方形小孔,在地面上放一白紙作為光屏;讓太陽光穿過小孔,移動卡片紙,在光屏上形成圓形光斑,測出卡片紙離光屏的距離為s;(二)讓卡片紙逐漸靠近光屏,發(fā)現(xiàn)像由圓形慢慢變成方形;(三)保持卡片紙離光屏的距離s不變,逐漸增大方形孔,發(fā)現(xiàn)像由圓形慢慢變成方形.
①通過以上探究證實了兩人(小星/小明/兩人)的猜想是正確的.
②小明通過進一步實驗發(fā)現(xiàn):當小方孔的邊長一定時,若卡片紙到地面的距離大于某一個值(通常稱為臨界值)時,光斑是圓形;而當卡片紙到地面的距離小于臨界值時,光斑開始變成方形,且通過實驗收集了下表所示數(shù)據(jù).通過數(shù)據(jù)分析可知:臨界值s和小方孔的邊長a之間的數(shù)量關(guān)系為s=(200)a
2,由此可知,如果小方孔的邊長為2.0cm,則卡片紙到地面的距離至少為800cm時才能看到圓形的光斑.
小方孔的邊長a/cm | 0.2 | 0.4 | 0.6 | 0.8 |
臨界值s/cm | 8 | 32 | 72 | 128 |