初中物理凸透镜成像规律及其探究实验综合题

实验课上，同学们分组探究“物距大于一倍焦距小于二倍焦距时，凸透镜成像的虚实、正倒和大小”。某小组选用的实验器材有：光具座。“ $F$”形 $\mathit{LED}$发光体。凸透镜（焦距为 $10\mathit{cm})$。光屏和刻度尺（量程为 $0~30\mathit{cm})$。

（1）第一次实验时，该小组调整好 $\mathit{LED}$发光体、凸透镜和光屏的高度。如图甲所示。将发光体固定在光具座的零刻度线上，通过移动　　来达到预设的物距。

（2）调整物距后。移动光屏承接到倒立的实像。该小组发现这个像的高度与发光体很接近，依靠视觉很难比较该像与发光体的大小关系。为了能确定两者的大小关系。则接下来的实验操作是：　　。在本次实验中。光屏上的像和凸透镜的位置如图乙所示。则像距 $v_1=$　　 $\mathit{cm}$。

（3）该小组继续进行实验。记录的实验数据如下表。

凸透镜的焦距 $f=10\mathit{cm}$

实验次数	物距 $u/\mathit{cm}$	像的虚实	像的正倒	像的大小	像距 $v/\mathit{cm}$
1	19.0	实像	倒立	放大	$v_1$
2	16.0	实像	倒立	放大	26.9
3	13.0	实像	倒立	放大	43.6

分析表中信息，可以得出的探究结论是：　　。

（4）得出结论后。该小组与其他小组进行交流。他们发现其他小组选取了不同焦距的凸透镜进行实验，也得到了与自己相同的结论。这样使该探究的结论更　　。

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创新，创新点如图所示：光具座上凸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：

①可以直接读出物距以及 　    　：

②光屏上成像更清晰、 　    　；

③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	探究凸透镜没被遮挡部分的成像情况
方案1	①	②
方案2	③	④

某兴趣小组利用图示装置来研究凸透镜成像的规律。

（1）为使像成在光屏中央，应调整元件，使 $\mathit{LED}$ 灯的中心、光屏的中心在 　 　。小明将各元件调整到如图位置时，小组成员在光屏上都能观察到清晰的像，这个像一定是 　　的（放大 $/$ 等大 $/$ 缩小），此时光屏上发生了 　　反射。

（2）当 $\mathit{LED}$ 灯向左移动时，要在光屏上再次获得清晰的像，只需将光屏向 　　（左 $/$ 右）方向适当移动，或者在凸透镜前放置一个合适的 　　眼镜。

（3）小华在用同样的器材进行实验时，发现光屏上出现的像只有中间清晰，两侧却较模糊，小明只对凸透镜进行了调整，就在光屏上得到了清晰的像，他的调整是 　　。

$A$ ．左右适当移动凸透镜         $B$ ．上下适当移动凸透镜

$C$ ．适当扭转凸透镜               $D$ ．更换焦距合适的凸透镜

【2015年湖北省潜江市中考物理】小明利用凸透镜成像规律的装置做了以下一些探究活动．

（1）调节蜡烛、凸透镜、光屏的位置，在光屏上得到了烛焰清晰的像，他用手指指尖触摸到了凸透镜的上半部分，这时观察到光       （填“会”或“不会”）出现指尖的像，光屏上烛焰的像会变         （填“亮”或“暗”）些．
（2）将一只眼镜片放在蜡烛与凸透镜之间，光屏上原来烛焰清晰的像变模糊了，使光屏远离透镜，又能在光屏上看到烛焰清晰的像．由此可见，这只眼镜片是             （填“近视”或“远视”）眼镜片，这种眼镜片对光线有                       （填“会聚”或“发散”）作用．

【上海市2015年中考物理试题】在“验证凸透镜成像规律”实验中，某小组同学利用焦距为10 厘米的凸透镜、高为3厘米的发光体，光屏和光具座进行实验，将测得的物距u 、像距v以及所成像的高L_像分别记录在下表中。在验证得到凸透镜成像的初步规律后，为了进一步研究，他们进行适量的运算，将结果分别记录在下表的后两列中。

①根据实验需要1-6的数据，分析比较像距v 随物距u 的变化情况及相关条件，可得出的初步结论是：凸透镜成像时，
②根据实验序号1-6 的数据，分析比较像高L_像与v/u 的变化情况及相关条件，可得出的初步结论是：凸透镜成像时，
③该小组同学继续利用表中的数据及相关条件，分析、归纳得出结论
(a)根据实验序号 1-3 的数据，分析比较物距变化量u与相距变化量v的大小关系及成像情况，可得出的初步结论是：
(b)根据实验序号1-6 的数据，分析比较物距u 变化时， L_像、u + v 的变化情况，可得出得初步结论是：

【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.
【设计并进行实验】
小明在图所示的光具座上，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右表所示.

物体到凸透镜的距离/㎝	光屏上像到凸透镜的距离/㎝	光屏上像 的大小
40	13.5	缩小
30	15	缩小
20	20	等大
15	30	放大
10	光屏上没有像
8	光屏上没有像

 
【结论与应用】
(1)分析数据可知物体到凸透镜的距离越短，光屏上像的大小就越         ，同时发现像到凸透镜的距离就越      。
(2)小明班照毕业照时，摄影师发现两旁还有同学没有进入取景框内，这时摄影师应使照相机      同学（选填“靠近”或“远离”）。