1、实验05 探究凸透镜成像规律实验原卷及解析版实验五、探究凸透镜成像规律【实验目的】：观察凸透镜成各种像的条件和规律【实验器材】：凸透镜、光具座、蜡烛、光屏、火柴【实验步骤】： 共轴调节,把蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上。点燃蜡烛，调整蜡烛、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。把蜡烛放在较远处，使，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察这个像是倒立的还是正立的，是放大的还是缩小。测量像距和物距。把蜡烛移向凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离等于，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。把蜡烛再靠近凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离在，
2、移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。把蜡烛继续靠近凸透镜，让蜡烛在凸透镜的焦点上，移动光屏，看是否能够成像把蜡烛移动到凸透镜的焦点以内，移动光屏，在光屏上还能看到烛焰的像吗?表格：透镜焦距f= cm 物距与焦距的关系物距u/cm像的性质像距v/cm实虚大小正倒 【实验结论】：物距像的性质像距应用倒、正放、缩虚、实u2f倒立缩小实像fv2f照相机fu2f幻灯机u2f时，物体移动速度_(选填“大于”、“小于”、或“等于”)像移动的速度。当f u2f倒立缩小实像fv2f照相机fu2f幻灯机uf正立放大虚象不考虑放大镜【考点方向】：1、测
3、量凸透镜的焦距：利用平行光源或太阳光粗测凸透镜的焦距。（实验室提供的凸透镜的焦距有5cm、10cm和30cm，我们所选的透镜最好在10cm20cm之间，太大或太小都不方便）。其中利用太阳光来寻找焦点时一定要： 让太阳光正对透镜（使光线平行于透镜主光轴） 。2、操作过程中，应固定好蜡烛、凸透镜，然后移动光屏，直到在光屏上得到一个清晰的像为止，读出物距与像距的大小。3、当物距小于焦距时，无论怎样移动光屏，在光屏上也找不到物体的像。此时应去掉光屏，透过凸透镜观察火焰的成像情况。4、光屏上没有像原因：蜡烛放在一倍焦距内；焦距太大，像成在光具座外。蜡烛放在一倍焦距处。三心没有在同一高度。5、若像成在光屏
4、左上角，可将蜡烛左上移；透镜右下移。6、实验：实验时点燃蜡烛，使烛焰中心、凸透镜光心、光屏的中心（即焰心、光心、光屏中心）大致在同一高度，目的是：使烛焰的像成在光屏中央。 实验时发现蜡烛的像呈在光屏的上半部分，要想使像呈在光屏的中心，该如何操作：向上移动光屏向上移动蜡烛向下移动凸透镜。 7、燃烧的蜡烛不断变短，光屏上的像向上移动，为使像呈在光屏中央，应该将光屏向上移动或蜡烛向上移动或凸透镜向下移动。8、用不透明纸带把透镜上半部分遮挡住，光屏上的像仍是完整的，只是会变暗。【创新母题】：在“探究凸透镜成像规律“实验中，凸透镜焦距为10cm，蜡烛、透镜和光屏的位置如图所示。（1）在组装器材时，将蜡烛
5、、凸透镜和光屏依次放在光具座上，并调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在 上，这样做的目的是： 。（2）图中光屏上呈一清晰的像，该像是倒立、 （选填”放大”、“等大”或“缩小”）的实像（3）图中固定蜡烛位置不变，将透镜移到60cm刻度线处，要在光屏上再次看到清晰的像，应将光屏向 （选填“左”或“右”）移动，此时光屏上成 、 的 像。（4）图中固定透镜位置不变，将蜡烛移到45cm刻度线处，移动光屏 （选填“能”或“不能”，下同）承接到像，把光屏放在蜡烛的左侧，移动光屏 承接到像。（5）图中将一个眼镜片放在透镜和烛焰之间，光屏上的像变模糊了，将光屏向左移动，光屏上再次呈现清晰的像，该眼镜片是 （选填“近视
6、“或“远视”）眼镜的镜片，该镜片对光线具有 作用。（6）实验中，蜡烛燃烧一段时间后变得越来越短，那么在光屏上看到的像会 （选填“上移/不动/下移”），若让像回到光屏中央位置，你的操作是： 。（7）如果在如图所示位置时，用一不透明纸带把透镜上半部分遮挡住，那么看到的像会如何变化 （选填“像部分消失/像完整不变/像完整变暗”）；【答案】：（1）同一水平直线；使像成在光屏的中央；（2）等大；（3）右；倒立；缩小；实；（4）不能；不能；（5）远视；会聚；（6）上移；向上移动蜡烛（或向下移动透镜或向上移动光屏）（7）像完整变暗；【解析】：（1）将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上。点燃蜡烛后，调节凸透镜
7、和光屏的高度，使它们的中心与烛焰中心大致在在同一水平直线上。其目的是使像成在光屏的中央；（2）由图可知，此时的物距等于像距，都等于20cm，所以成倒立、等大的实像，u=2f，则焦距f=10cm；（3）将透镜移到60cm刻度线处，此时u2f，成倒立、缩小的实像，2fvf，即光屏距离凸透镜的距离在10cm20cm之间，故应将光屏向右移动；（4）图中固定透镜位置不变，将蜡烛移到45cm刻度线处，此时的物距为5cm，小于焦距，成正立、放大的虚像，虚像不能呈在光屏上；（5）图中将一个眼镜片放在透镜和烛焰之间，光屏上的像变模糊了，将光屏向左移动，说明像距变小，对光线起到了会聚作用，即凸透镜的会聚能力变强，
8、故放置的是凸透镜；凸透镜能矫正远视眼。（6）实验一段时间蜡烛变短，由于凸透镜成的是倒立的实像，所以成的像将移动到光屏的上方。根据成像的规律可以把光屏向上移动或蜡烛向上移动或凸透镜向下移动。（7）蜡烛火焰可视为无数个发光点，每个发光点都会发出无数条光线，总有部分光线经过透镜折射后汇聚在光屏上成像；遮挡住透镜的部分后，经过透镜的折射光线会变少，则光屏上的像会变暗。练习1：（2019南京）用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”实验。图中中一束平行光射向凸透镜，光屏上得到一个最小、最亮的光斑（未画出）。（1）图乙中烛焰在光屏上恰好成一清晰的像（未画出），则该像是倒立、 的实像。（2）若在图乙中将凸透
9、镜移到55cm刻度线处，则将光屏移动到 cm刻度线处，可以再次看到清晰的像。（3）若在图乙中烛焰和凸透镜之间放一近视眼镜的镜片，则将光屏向 （选填“左”或 “右”，下同）移动才能再次肴到清晰的像.（4）若在图乙中用塑料吸管对准A点沿垂直于纸面方向持续用力吹气，发现光屏上“烛焰尖部”变模糊，则将光屏向 移动，“烛焰尖部”又会变清晰。【答案】：（1）放大；（2）75；（3）又；（4）左。【解析】：(1)由题图甲可知凸透镜的焦距f=10 cm,由题图乙可知,凸透镜所成的像为实像,物距u=15 cm,像距v=30 cm,uv,此时fu2f,故成倒立、放大的实像。(2)将凸透镜移到55 cm刻度线处时,
10、u=20 cm,则u=2f,所以v=2f=20 cm,故将光屏移动到75 cm刻度线处。(3)近视眼镜的镜片是凹透镜,对光有发散作用,像会成在原来位置的右侧,故应将光屏向右移动才能再次得到清晰的像。(4)用塑料吸管对准A点沿垂直于纸面方向持续用力吹气时,烛焰左侧的空气流速变大,压强变小,火焰将向左偏,火焰到凸透镜的距离变远,所成的实像到凸透镜的距离变近,故应将光屏向左移动才能再次接收到清晰的像。练习2：（2019广东）小明在用蜡烛作为光源完成“探究凸透镜成像的规律”实验后，发现蜡烛火焰飘忽不定，像与物对比难判定等问题，小明和老师、同学一起对实验装置进行了一系列的创新。创新点如图所示：光具座上凸
11、透镜所在位置为零刻度，数值向左、向右依次增大；在标有均匀格子的面板上制作字母“A”状LED灯替代蜡烛；光屏上标有同样的均匀格子。 （1）请分析创新后实验装置的优点：可以直接读出物距以及 ；光屏上成像更清晰、 ；从光屏上可以准确得出像与物的 关系。（2）完成“探究凸透镜成像的规律”实验后，还可以更换（或增加）实验器材进行拓展探究，请仿照示例写出两种不同方案。项目更换或增加实验器材及操作探究的问题示例用黑色纸片遮挡凸透镜的一部分探究凸透镜被遮挡部分的成像情况方案1 方案2 【答案】：（1）像距；稳定；大小；（2）用茶色玻璃代替凸透镜探究平面镜成像是实像还是虚像用一副近视眼镜放在LED灯与凸透镜之间
12、探究近视眼的成因【解析】：（1）把凸透镜的位置作为零刻度，可以直接读出物距和像距。用“A”状LED灯代替蜡烛，可以使光屏上的像更清晰、稳定，因为蜡烛的火焰很容易受到干扰不能固定在一个位置上。用“A”状LED灯代替蜡烛，可以更准确得得出像和物的大小关系，因为蜡烛的火焰很容易受到干扰不能固定在一个位置上，更不容易维持一个形状。（2）根据平时对物理知识的积累我们可以知道，把凸透镜换为茶色玻璃，可以探究平面镜成像的虚实问题；把一副近眼镜放在LED灯与凸透镜之间，可以探究近视眼的成因。练习3：（2019广安）小明想探究凸透镜成像规律，他选用了焦距为10cm的凸透镜进行实验。（1）当蜡烛、凸透镜、光屏处于如图所示的
