Question

4．探究“凸透鏡成像的大小與哪些因素有關(guān)”
【提出問題】小明通過前面物理知識的學(xué)習(xí)，知道放大鏡就是凸透鏡．在活動課中，他用放大鏡觀察自己的手指（圖甲），看到手指放大的像；然后再用它觀察遠(yuǎn)處的房屋（圖乙），看到房屋縮小的像．（選填“放大”、“等大”或“縮小”）

他想：凸透鏡成像的大小可能與哪些因素有關(guān)？
【進(jìn)行猜想】凸透鏡成像的大小可能與物體距離凸透鏡距離有關(guān)．

	物體到凸透 鏡的距離/cm	光屏上像到凸 透鏡的距離/cm	光屏上像 的大小
1	40	13.5	縮小
2	30	15	縮小
3	20	20	等大
4	15	30	放大
5	10	光屏上沒有像
6	8	光屏上沒有像

【設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】
（1）小明在圖丙所示的光具座上，不斷改變蠟燭與透鏡間的距離，并移動光屏進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，所獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如上表所示．
（2）實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)小明用白紙遮掉凸透鏡的上半部分時，光屏上成像的情況是C
A．只出現(xiàn)燭焰的上半部分的像       B．只出現(xiàn)燭焰的下半部分的像
C．仍然是完整的像，只是變暗些     D．成像情況像不受任何影響
（3）若小明改用焦距為12cm的另一凸透鏡重做第4次實(shí)驗(yàn)，保持燭焰和凸透鏡的位置不變，要在光屏上成清晰的像，他應(yīng)將光屏向遠(yuǎn)離（選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”）透鏡方向移動．
【結(jié)論與應(yīng)用】分析數(shù)據(jù)可知：
（1）該凸透鏡的焦距為10cm．
（2）成實(shí)像時像到凸透鏡的距離越短，光屏上像的大小就越�。�
（3）結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)，小明想起有一次他用手機(jī)拍照時不小心，手指不小心接觸到手機(jī)外殼上某處，結(jié)果拍出來的照片有明顯的手指影子，這說明手機(jī)外殼處于手機(jī)攝像頭外大于一倍焦距處．

Answer 1

分析 （1）要解決此題，首先要知道凸透鏡成像的規(guī)律．
設(shè)凸透鏡的焦距為f，物距為u，則凸透鏡成像的規(guī)律為：
當(dāng)u＞2f時，成倒立、縮小的實(shí)像．對應(yīng)應(yīng)用如照相機(jī)．
當(dāng)u=2f時，成倒立、等大的實(shí)像．
當(dāng)f＜u＜2f時，成倒立、放大的實(shí)像，對應(yīng)應(yīng)用如幻燈機(jī)．
當(dāng)u=f時，無像．經(jīng)凸透鏡折射后的光線是平行的，沒有會聚點(diǎn)．
當(dāng)u＜f時，成正立、放大的虛像．如放大鏡．
可見：u=2f位置是放大和縮小的分界點(diǎn)；u=f是虛像和實(shí)像的分界點(diǎn)．
當(dāng)物體成實(shí)像時，隨著物距u減小，像距增大，同時像也在增大．
（2）物體有無數(shù)點(diǎn)組成，物體上任一點(diǎn)射向凸透鏡有無數(shù)條光線，經(jīng)凸透鏡折射后，有無數(shù)條折射光線會聚成該點(diǎn)的像．當(dāng)遮住凸透鏡的一部分，還有另外的部分光線，經(jīng)凸透鏡折射會聚成像．

解答 解：
【提出問題】在活動課中，他用放大鏡觀察自己的手指（圖甲），看到手指放大的像，即手指處于1倍焦距以內(nèi)；然后再用它觀察遠(yuǎn)處的房屋（圖乙），此時房屋處于2倍焦距以外，所以看到房屋縮小的像；
【設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】
（2）蠟燭上的某一點(diǎn)發(fā)出無數(shù)條光線經(jīng)過凸透鏡后成像在光屏上，當(dāng)遮住凸透鏡的上半部分時，蠟燭發(fā)出的光線的上半部分給擋住了，但下半部分仍然是凸透鏡，仍有光線通過凸透鏡，只不過是通過的光線減少，圖象的亮度變暗，但仍然是完整的像．故選C．
（3）根據(jù)第3次實(shí)驗(yàn)，u=20cm，v=20cm，成倒立、等大實(shí)像，可知所用透鏡的焦距f=10cm，
若小明改用焦距為12cm的另一凸透鏡重做第4次實(shí)驗(yàn)（物距仍然為15cm），透鏡的焦距變大，則物體離焦點(diǎn)更近一些，相當(dāng)于減小了物距；
當(dāng)凸透鏡成實(shí)像時，隨著物距的減小，像距增大，同時像也在增大，故要在光屏上成清晰的像，他應(yīng)將光屏向遠(yuǎn)離透鏡方向移動；
【結(jié)論與應(yīng)用】
（1）根據(jù)第3次實(shí)驗(yàn)，u=20cm，v=20cm，成倒立、等大實(shí)像，可知所用透鏡的焦距f=10cm；
（2）根據(jù)表格中數(shù)據(jù)可以看出，成實(shí)像時，像到凸透鏡的距離越短（像距越小），光屏上像的大小就越�。�
（3）凸透鏡成倒立實(shí)像時，需滿足u＞f；小明想起有一次他用手機(jī)拍照時不小心，手指不小心接觸到手機(jī)外殼上某處，結(jié)果拍出來的照片有明顯的手指影子，即說明成的是手指的實(shí)像，所以此時的手一定處于手機(jī)攝像頭外大于一倍焦距處；
故答案為：
【提出問題】縮��；
【設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】（2）C；（3）遠(yuǎn)離；
【結(jié)論與應(yīng)用】
（1）10；（2）小；（3）大于一倍焦距；

點(diǎn)評 此題是探究凸透鏡成像的規(guī)律，主要考查了實(shí)驗(yàn)的探究過程及成像規(guī)律的應(yīng)用．此題看似復(fù)雜，其實(shí)只要用心，仔細(xì)審題，并不難．