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實驗6 探究凸透鏡成像的規律

【設計與進行實驗】
1.主要實驗器材及作用：
（1）光具座（帶光具座）：便于測量物距和像距；
（2）光屏：承接蠟燭的像；
（3）凸透鏡：對光線有會聚作用，應放在蠟燭和光屏 之間 ；
2.實驗裝置圖

3.實驗操作及注意事項
（1）實驗時,先調節蠟燭、透鏡和光屏,使燭焰的中心、透鏡的光心和光屏的中心大致在同一高度,目的是:使像成在光屏中央.
（2）保持凸透鏡的位置不變,若將蠟燭逐漸靠近凸透鏡（且物距始終大于焦距）,則必須將光屏向遠離凸透鏡的方向移動,才能在光屏上得到清晰的像.
（3）實驗過程中,蠟燭燃燒變短,為了使像仍成在光屏的中央,如果只調節蠟燭,應把蠟燭往上調;如果只調節光屏,應把光屏往上調.
（4）實驗過程中,如果有一只小蟲子落在透鏡上,光屏上的成像情況是:仍然成完整的像,只是像的亮度變暗.
（5）實驗過程中,光屏上已經出現清晰的燭焰的像,此時若把近視眼鏡放在蠟燭和透鏡之間,光屏上的像變得模糊,若想在光屏上重新得到燭焰的清晰的像,應把光屏向遠離透鏡的方向移動.
（6）實驗過程中,光屏上已經出現清晰的燭焰的像,此時若把遠視眼鏡放在蠟燭和透鏡之間,光屏上的像會變得模糊,若想在光屏上重新得到燭焰的清晰的像,應把光屏向靠近透鏡的方向移動.
（7）實驗中在不改變物距的情況下,換用焦距較大的凸透鏡后,要將光屏向遠離凸透鏡的方向移動,才能在光屏上重新得到燭焰清晰的像.
（8）實驗中,要使光屏上的像變大,在凸透鏡不動的情況下,應當讓蠟燭向靠近凸透鏡的方向移動,同時光屏向遠離凸透鏡的方向移動.
（9）實驗中,要使光屏上的像變小,在凸透鏡不動的情況下,應當讓蠟燭向遠離凸透鏡的方向移動,同時光屏向靠近凸透鏡的方向移動.
4.凸透鏡焦距的測量
①用平行光（太陽光）垂直照射到凸透鏡，在凸透鏡的另一側用光屏承接到 最小、最亮 的光斑，測出光斑到凸透鏡光心的距離即為焦距；
②當物距等于像距時，焦距等于物距或像距的一半；
5.一倍焦距內眼睛觀察像的位置：一倍焦距內成正立、放大的虛像，所以應在光屏一側觀察成像情況；
6.動態成像的相關判斷：
（1）根據蠟燭的移動方向判斷光屏上成清晰的像時光屏的移動方向：蠟燭和光屏的移動方向 相同 ；
（2）改變物距，判斷光屏上成清晰像時像的大小變化：物近像遠像變大、物遠像近像變小；
7.光屏上找不到像的原因，可能是：
①蠟燭在1倍焦距內，凸透鏡成虛像，不能呈現在光屏上；
②蠟燭在焦點上，凸透鏡沒有成像；
③蠟燭到凸透鏡的距離稍大于1倍焦距，成像在很遠的地方，光屏無法移動到該位置；
④蠟燭、凸透鏡、光屏三者中心不在同一高度，像不在光屏上；
【分析數據和現象、總結結論】
8.凸透鏡成像規律及應用；
9.表格數據、曲線圖分析；
【交流與討論】
10.當透鏡被紙遮住一部分以后，光屏上會成 完整的較暗 的像；
11.蠟燭燃燒變短的相關分析：像逐漸向上移動，為了使蠟燭、凸透鏡、光屏位于光屏中央，應將光屏或蠟燭 上移 ，或者透鏡 下移 ；
12.光路的可逆性：蠟燭和光屏互換位置后，仍能成清晰的像；
13.凸透鏡前加鏡片的相關判斷：
（1）加遠視鏡片（凸透鏡），光線會提前會聚，像距變小，像變小，光屏應該向著 靠近 透鏡方向移動；
（2）加近視鏡（凹透鏡），光線會延遲會聚，像距變大，像變大，光屏應該向著 遠離 透鏡方向移動；
14.換用不同焦距（厚薄）凸透鏡：
（1）換用焦距更小的凸透鏡：對光的會聚能力變強，像距變小，像變小，為了使光屏上能成清晰的像，光屏應該向 靠近 透鏡的方向移動；
（2）換用焦距更大的凸透鏡：對光的會聚能力變弱，像距變大，像變大，為了使光屏上能成清晰的像，光屏應該 遠離 透鏡的方向移動；
15.凸透鏡成像規律的應用：
（1）用照相機照相時，要使膠片上的像大一些，應使被照物體離鏡頭近一些，同時使膠片離鏡頭遠一些，即鏡頭前伸（成實像：物近像遠像變大）；
（2）使用投影儀時，要使屏幕上的像小一些，應使投影片離鏡頭遠一些，同時屏幕離鏡頭近一些（成實像：物遠像近像變小）；
15.凸透鏡焦距的測量
①將凸透鏡正對太陽光，在另一側移動光屏，當光屏上承接到最小最亮的光斑時，該光斑到凸透鏡中心的距離即為焦距
②當凸透鏡所成的像為倒立、等大的實像時，蠟燭到凸透鏡光心距離的一半即為焦距

16.凸透鏡成像和平面鏡成像的區別：
凸透鏡可以成實像，也可以成虛像，平面鏡成虛像。平面鏡所成的像上下相同，但左右相反（軸對稱）；透鏡成倒立的實像時，上下、左右都相反（中心對稱）；
實驗結論：
①當當 ， ，成倒立、縮小、實像；
②當 ， ，成倒立、等大、實像；
③當 ， ，成倒立、放大、實像。
④當 時不成像；
⑤當 時，成正立、放大的虛像；

【例1】在探究“凸透鏡成像規律”的實驗中:
（1）將蠟燭、凸透鏡、光屏依次擺在光具座上,為了使蠟燭的像成在光屏中央,應調節燭焰、凸透鏡和光屏的中心大致在 同一高度 .
（2）如圖甲,一束平行光正對凸透鏡照射,光屏上出現一個最小、最亮的光斑,則凸透鏡的焦距f= 10 cm.

甲　　　　 　　 　 乙
（3）如圖乙,光屏上呈現清晰的像（未畫出）,此像的性質是 倒立、放大 的實像.若保持蠟燭和光屏的位置不變,移動透鏡至 40.0cm 刻度線處,光屏上能再次呈現清晰的像.
（4）如圖丙,保持蠟燭位置不變,移動透鏡至16.0 cm刻度線處,則人眼在圖中 B 處能觀察到燭焰的像.

　　　　　 　 丙　　　　　　　　　　　　 丁
（5）如圖丁,在燭焰和凸透鏡之間放一副眼鏡,發現光屏上的像由清晰變模糊了,將光屏向靠近透鏡方向移動適當距離后,光屏上再次呈現清晰的像,則該眼鏡是 遠視 （選填“近視”或“遠視”）眼鏡.
（6）在圖乙的實驗后,若將蠟燭向右移動少許,則應將光屏向 右 （選填“左”或“右”）移動才能再次在光屏上成清晰的像,此時像的大小比移動前的像要 大 些.如果向右移動蠟燭到一定的位置時,無論怎樣移動光屏都無法在光屏上承接到像,可能的原因是 蠟燭在焦點或焦點以內 .
（7）圖乙實驗中的成像原理與 投影儀 （選填“放大鏡”“投影儀”或“照相機”）相同.
（8）在圖乙的實驗中,在凸透鏡和蠟燭之間放置一凹透鏡（圖中未畫出）,則需要將光屏向 右 （選填“左”或“右”）移動才能在光屏上成清晰的像.
（9）在圖乙的實驗后,若保持蠟燭和透鏡的位置不變,更換凸透鏡,在光具座上向左移動光屏,光屏上又出現了清晰的像,這表明像距變 小 了,由此推斷更換的凸透鏡對光的會聚能力 較強 ,此透鏡的焦距 小于 （選填“大于”“小于”或“等于”）10.0 cm.
（10）在圖乙的實驗中,若用不透明的硬紙板擋住凸透鏡的上半部分,則光屏上 D （填選項序號）.
A.只出現燭焰像的上半部分
B.只出現燭焰像的下半部分
C.出現燭焰完整的像,但像更小了
D.燭焰的像仍然是完整的,且大小不變,只是變暗了
【例2】在探究“凸透鏡成像規律”的實驗中．
【提出問題】凸透鏡成像有什么規律呢？
【設計實驗與進行實驗】
（1）實驗前，必須將光具座上的燭焰、凸透鏡、光屏的中心調整到 同一高度上 ．小明用圖甲所示的裝置測出凸透鏡的焦距為 10.0 cm.