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实验6 探究凸透镜成像的规律

【设计与进行实验】
1.主要实验器材及作用：
（1）光具座（带光具座）：便于测量物距和像距；
（2）光屏：承接蜡烛的像；
（3）凸透镜：对光线有会聚作用，应放在蜡烛和光屏 之间 ；
2.实验装置图

3.实验操作及注意事项
（1）实验时,先调节蜡烛、透镜和光屏,使烛焰的中心、透镜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）保持凸透镜的位置不变,若将蜡烛逐渐靠近凸透镜（且物距始终大于焦距）,则必须将光屏向远离凸透镜的方向移动,才能在光屏上得到清晰的像.
（3）实验过程中,蜡烛燃烧变短,为了使像仍成在光屏的中央,如果只调节蜡烛,应把蜡烛往上调;如果只调节光屏,应把光屏往上调.
（4）实验过程中,如果有一只小虫子落在透镜上,光屏上的成像情况是:仍然成完整的像,只是像的亮度变暗.
（5）实验过程中,光屏上已经出现清晰的烛焰的像,此时若把近视眼镜放在蜡烛和透镜之间,光屏上的像变得模糊,若想在光屏上重新得到烛焰的清晰的像,应把光屏向远离透镜的方向移动.
（6）实验过程中,光屏上已经出现清晰的烛焰的像,此时若把远视眼镜放在蜡烛和透镜之间,光屏上的像会变得模糊,若想在光屏上重新得到烛焰的清晰的像,应把光屏向靠近透镜的方向移动.
（7）实验中在不改变物距的情况下,换用焦距较大的凸透镜后,要将光屏向远离凸透镜的方向移动,才能在光屏上重新得到烛焰清晰的像.
（8）实验中,要使光屏上的像变大,在凸透镜不动的情况下,应当让蜡烛向靠近凸透镜的方向移动,同时光屏向远离凸透镜的方向移动.
（9）实验中,要使光屏上的像变小,在凸透镜不动的情况下,应当让蜡烛向远离凸透镜的方向移动,同时光屏向靠近凸透镜的方向移动.
4.凸透镜焦距的测量
①用平行光（太阳光）垂直照射到凸透镜，在凸透镜的另一侧用光屏承接到 最小、最亮 的光斑，测出光斑到凸透镜光心的距离即为焦距；
②当物距等于像距时，焦距等于物距或像距的一半；
5.一倍焦距内眼睛观察像的位置：一倍焦距内成正立、放大的虚像，所以应在光屏一侧观察成像情况；
6.动态成像的相关判断：
（1）根据蜡烛的移动方向判断光屏上成清晰的像时光屏的移动方向：蜡烛和光屏的移动方向 相同 ；
（2）改变物距，判断光屏上成清晰像时像的大小变化：物近像远像变大、物远像近像变小；
7.光屏上找不到像的原因，可能是：
①蜡烛在1倍焦距内，凸透镜成虚像，不能呈现在光屏上；
②蜡烛在焦点上，凸透镜没有成像；
③蜡烛到凸透镜的距离稍大于1倍焦距，成像在很远的地方，光屏无法移动到该位置；
④蜡烛、凸透镜、光屏三者中心不在同一高度，像不在光屏上；
【分析数据和现象、总结结论】
8.凸透镜成像规律及应用；
9.表格数据、曲线图分析；
【交流与讨论】
10.当透镜被纸遮住一部分以后，光屏上会成 完整的较暗 的像；
11.蜡烛燃烧变短的相关分析：像逐渐向上移动，为了使蜡烛、凸透镜、光屏位于光屏中央，应将光屏或蜡烛 上移 ，或者透镜 下移 ；
12.光路的可逆性：蜡烛和光屏互换位置后，仍能成清晰的像；
13.凸透镜前加镜片的相关判断：
（1）加远视镜片（凸透镜），光线会提前会聚，像距变小，像变小，光屏应该向着 靠近 透镜方向移动；
（2）加近视镜（凹透镜），光线会延迟会聚，像距变大，像变大，光屏应该向着 远离 透镜方向移动；
14.换用不同焦距（厚薄）凸透镜：
（1）换用焦距更小的凸透镜：对光的会聚能力变强，像距变小，像变小，为了使光屏上能成清晰的像，光屏应该向 靠近 透镜的方向移动；
（2）换用焦距更大的凸透镜：对光的会聚能力变弱，像距变大，像变大，为了使光屏上能成清晰的像，光屏应该 远离 透镜的方向移动；
15.凸透镜成像规律的应用：
（1）用照相机照相时，要使胶片上的像大一些，应使被照物体离镜头近一些，同时使胶片离镜头远一些，即镜头前伸（成实像：物近像远像变大）；
（2）使用投影仪时，要使屏幕上的像小一些，应使投影片离镜头远一些，同时屏幕离镜头近一些（成实像：物远像近像变小）；
15.凸透镜焦距的测量
①将凸透镜正对太阳光，在另一侧移动光屏，当光屏上承接到最小最亮的光斑时，该光斑到凸透镜中心的距离即为焦距
②当凸透镜所成的像为倒立、等大的实像时，蜡烛到凸透镜光心距离的一半即为焦距

16.凸透镜成像和平面镜成像的区别：
凸透镜可以成实像，也可以成虚像，平面镜成虚像。平面镜所成的像上下相同，但左右相反（轴对称）；透镜成倒立的实像时，上下、左右都相反（中心对称）；
实验结论：
①当当 ， ，成倒立、缩小、实像；
②当 ， ，成倒立、等大、实像；
③当 ， ，成倒立、放大、实像。
④当 时不成像；
⑤当 时，成正立、放大的虚像；

【例1】在探究“凸透镜成像规律”的实验中:
（1）将蜡烛、凸透镜、光屏依次摆在光具座上,为了使蜡烛的像成在光屏中央,应调节烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在 同一高度 .
（2）如图甲,一束平行光正对凸透镜照射,光屏上出现一个最小、最亮的光斑,则凸透镜的焦距f= 10 cm.

甲　　　　 　　 　 乙
（3）如图乙,光屏上呈现清晰的像（未画出）,此像的性质是 倒立、放大 的实像.若保持蜡烛和光屏的位置不变,移动透镜至 40.0cm 刻度线处,光屏上能再次呈现清晰的像.
（4）如图丙,保持蜡烛位置不变,移动透镜至16.0 cm刻度线处,则人眼在图中 B 处能观察到烛焰的像.

　　　　　 　 丙　　　　　　　　　　　　 丁
（5）如图丁,在烛焰和凸透镜之间放一副眼镜,发现光屏上的像由清晰变模糊了,将光屏向靠近透镜方向移动适当距离后,光屏上再次呈现清晰的像,则该眼镜是 远视 （选填“近视”或“远视”）眼镜.
（6）在图乙的实验后,若将蜡烛向右移动少许,则应将光屏向 右 （选填“左”或“右”）移动才能再次在光屏上成清晰的像,此时像的大小比移动前的像要 大 些.如果向右移动蜡烛到一定的位置时,无论怎样移动光屏都无法在光屏上承接到像,可能的原因是 蜡烛在焦点或焦点以内 .
（7）图乙实验中的成像原理与 投影仪 （选填“放大镜”“投影仪”或“照相机”）相同.
（8）在图乙的实验中,在凸透镜和蜡烛之间放置一凹透镜（图中未画出）,则需要将光屏向 右 （选填“左”或“右”）移动才能在光屏上成清晰的像.
（9）在图乙的实验后,若保持蜡烛和透镜的位置不变,更换凸透镜,在光具座上向左移动光屏,光屏上又出现了清晰的像,这表明像距变 小 了,由此推断更换的凸透镜对光的会聚能力 较强 ,此透镜的焦距 小于 （选填“大于”“小于”或“等于”）10.0 cm.
（10）在图乙的实验中,若用不透明的硬纸板挡住凸透镜的上半部分,则光屏上 D （填选项序号）.
A.只出现烛焰像的上半部分
B.只出现烛焰像的下半部分
C.出现烛焰完整的像,但像更小了
D.烛焰的像仍然是完整的,且大小不变,只是变暗了
【例2】在探究“凸透镜成像规律”的实验中．
【提出问题】凸透镜成像有什么规律呢？
【设计实验与进行实验】
（1）实验前，必须将光具座上的烛焰、凸透镜、光屏的中心调整到 同一高度上 ．小明用图甲所示的装置测出凸透镜的焦距为 10.0 cm.

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