Question

【探究名称】探究凸透镜成像的大小与哪些因素有关

【提出问题】小明通过前面物理知识的学习，知道放大镜就是凸透镜．在活动课中，他用放大镜观察自己的手指（图甲），看到手指      的像；然后再用它观察远处的房屋（图乙），看到房屋      的像．（选填“放大”、“等大”或“缩小”）

他想：凸透镜成像的大小可能与哪些因素有关？

【进行猜想】凸透镜成像的大小可能与      有关．

物体到凸透镜的距离/cm    光屏上像到凸透镜的距离/cm    光屏上像的大小

1    40    13.5    缩小

2    30    15    缩小

3    20    20    等大

4    15    30    放大

5    10    光屏上没有像

6    8    光屏上没有像

【设计并进行实验】

（1）小明在图丙所示的光具座上，不断改变蜡烛与透镜间的距离，并移动光屏进行实验，所获得的实验数据如上表所示．

（2）实验中，当小明用白纸遮掉凸透镜的上半部分时，光屏上成像的情况是     

A．只出现烛焰的上半部分的像      B．只出现烛焰的下半部分的像

C．仍然是完整的像，只是变暗些     D．成像情况像不受任何影响

（3）若小明改用焦距为12cm的另一凸透镜重做第4次实验，保持烛焰和凸透镜的位置不变，要在光屏上成清晰的像，他应将光屏向      （选填“靠近”或“远离”）透镜方向移动

【结论与应用】分析数据可知：

（1）物体到凸透镜的距离越短，光屏上像的大小就越      ．

（2）保持蜡烛与光屏的位置不变，适当移动凸透镜，光屏上能成      次像．

（3）光屏上没有成像的原因是      ．

Answer

放大；缩小；蜡烛到透镜的距离；C；远离；（1）大；（2）2；（3）u≤f．

【解析】

试题分析：（1）要解决此题，首先要知道凸透镜成像的规律．

当u＞2f时，成倒立、缩小的实像．对应应用如照相机．

当u=2f时，成倒立、等大的实像．

当f＜u＜2f时，成倒立、放大的实像，对应应用如幻灯机．

当u=f时，无像．经凸透镜折射后的光线是平行的，没有会聚点．

当u＜f时，成正立、放大的虚像．如放大镜．

可见：u=2f位置是放大和缩小的分界点；u=f是虚像和实像的分界点．

当物体成实像时，随着物距u减小，像距增大，同时像也在增大．

（2）物体有无数点组成，物体上任一点射向凸透镜有无数条光线，经凸透镜折射后，有无数条折射光线会聚成该点的像．当遮住凸透镜的一部分，还有另外的部分光线，经凸透镜折射会聚成像．

（3）不能在光屏上成像的原因：烛焰、光屏、凸透镜的中心不在同一高度处；物距小于焦距，成虚像；物距等于焦距，不成像．

【解析】
甲图，看近处的物体时，做为放大镜使用，此时成正立、放大的虚像．

乙图，当看远处的物体时，此时成物体倒立、缩小的实像．

甲乙两图物体到凸透镜的距离不同，所以可以看出凸透镜成像的大小可能与物体到凸透镜的距离有关．

遮住凸透镜的上半部，物体上任一点射向凸透镜的下半部，经凸透镜折射后，照样能会聚成像，像的大小不发生变化，折射光线减少，会聚成的像变暗，仍然是完整的像．

根据第3次实验，u=20cm，v=20cm，成倒立等大实像，可知所用透镜的焦距f=10cm，

若小明改用焦距为12cm的另一凸透镜重做第4次实验，透镜的焦距变大，相当于减小物距，当物体成实像时，随着物距u减小，像距增大，同时像也在增大．故要在光屏上成清晰的像，他应将光屏向远离透镜方向移动；

（1）根据表格中数据可以看出，成实像时，物距在逐渐减小，成的像逐渐变大，像距也逐渐变大．

（2）凸透镜成倒立缩小的实像，需满足u＞2f，成倒立、缩小的实像，2f＞v＞f；

凸透镜成像的实质是光的折射，在光的折射现象中，光路是可逆的，保持凸透镜的位置不变，将蜡烛和光屏的位置相互交换后2f＞u＞f，成倒立放大的实像．因此光屏上能成2次像

（3）无论怎样移动光屏，都不能得到清晰的像，可能是因为物距小于焦距，成的像是虚像，或物距等于焦距，不成像．

故答案为：放大；缩小；蜡烛到透镜的距离；C；远离；（1）大；（2）2；（3）u≤f．