《第3节-凸透镜成像的规律》素养提升

学而优·教有方1/2第3节凸透镜成像的规律一、实验探究题1.探究凸透镜成像的规律探究准备实验器材：蜡烛、凸透镜（焦距f=10cm）、光屏、光具座、火柴探究装置探究过程（1）在光具座上依次放置________、_______和光屏，然后调整三者的中心大致在________。（2）点燃蜡烛，把蜡烛放在较远处，移动蜡烛，分别使物距u>2f、u=2f、2f>u>f，并调节________到透镜的距离，使烛焰在屏上成一个清晰的像，观察像的特点，测出物距、像距。（3）把蜡烛向凸透镜靠近，使物距u=f、u<f，移动________，在光屏上________（选填“能”或“不能”）看到烛焰的像。当u<f时，撤去光屏，从光屏一侧透过凸透镜用眼睛直接观察烛焰，观察像的特点，测出物距。（4）实验中，观察并记录数据，填写表格。（凸透镜的焦距f=10cm）（数据仅供参考）物距与焦距的关系物距u/cm像的性质像距v/cm虚实大小倒正u>2f30实缩小倒15u=2f20实等大倒20f<u<2f15实放大倒30u=f10不成像u<f虚放大正立延伸思考（1）为什么要调整烛焰、凸透镜和光屏，使它们的中心在同一高度？（2）实验中，无论怎样移动光屏都得不到像的原因可能有哪些？（3）实验中，如果烛焰的像成在光屏的上端，应如何调整才能使像成在光屏的中央？（4）凸透镜在什么条件下成实像，什么条件下成虚像？（5）凸透镜在什么条件下成缩小的实像，什么条件下成放大的实像？（6）在凸透镜成实像的前提下，蜡烛远离透镜，像和像距会有什么变化？（7）做凸透镜成像实验时，用不透明的物体遮住透镜的上半部分或下半部分，成像情况如何？二、综合提升题2.实验桌上有高度不同的发光物体A和B，焦距分别为5cm、10cm的凸透镜两个，刻度尺、光具座和光屏各一个。小华选用这些器材，计划探究“凸透镜成实像时，像的高度h与物体到凸透镜的距离u是否有关”。小华的主要实验步骤如下：①将焦距为10cm的凸透镜固定在光具座中央，将发光物体A、光屏分别放在凸透镜两侧。调节发光物体A、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心在同一高度。②将发光物体A放在光具座上距凸透镜30cm处，移动光屏，在光屏上得到发光物体A清晰的像，用刻度尺测量像的高度，并记录在表格中。③保持发光体A到凸透镜的距离不变，将透镜更换为焦距为5cm的凸透镜，移动光屏，在光屏上得到发光物体A清晰的像，用刻度尺测量像的高度，并记录在表格中。根据以上叙述，回答下列问题：（1）小华计划探究的问题中的自变量是________________________。（2）请针对小华探究过程中存在的问题，写出改正措施______________________________________________________________。（3）小华改正问题后，重新进行实验，请你帮助他设计实验记录表格。3.如图所示是“探究凸透镜成像的规律”的实验装置，凸透镜的焦距为10cm。（1）请画出图中折射光线对应的入射光线。（2）实验中调整烛焰，凸透镜和光屏的中心在_____。（3）蜡烛、凸透镜、光屏的位置如图所示，光屏上成清晰的像，生活中_____是利用这一原理工作的。（4）保持蜡烛和凸透镜的位置不变，换为焦距为5cm的凸透镜，要在光屏上成清晰的像。光屏应向_____（选填“左”或“右”）移动。（5）利用凸透镜可以矫正_____（选填“近视眼”或“远视眼”）。

参考答案1.（1）蜡烛；凸透镜；同一高度（2）光屏（3）光屏；不能【延伸思考】（1）使烛焰的像成在光屏中央。（2）①烛焰、凸透镜和光屏三者的中心不在同一水平高度。②蜡烛可能位于凸透镜的焦点以内。③蜡烛可能位于凸透镜的焦点上④光具座短，像成在光具座的外面。（3）烛焰的像成在光屏的上端可能是由于烛焰太低或凸透镜太高或光屏太低，故应用三种方法调整：①将光屏向上移动；②将蜡烛向上移动；③将凸透镜向下移动。（4）焦点之外（u>f）成实像；焦点以内（u<f）成虚像（5）二倍焦距之外（u>2f）成缩小的实像；一倍焦距和二倍焦距之间（f<u<2f）成放大的实像。（6）蜡烛远离透镜时，物距变大，像距变小，像也变小。（7）还是一个完整的像，只是像变暗了。2.（1）物体到凸透镜的距离（2）改变发光物体A到凸透镜的距离，移动光屏，在光屏上得到发光物体A清晰的像，用刻度尺测量像的高度，记录在表格中。（3）ucmh/cm解析：本题考査了实验分析、设计、评估与评价等科学探究与科学思维学科素养。（1）由题意可知，小华计划探究的问题中的自变量是物体到凸透镜的距离；（2）将步骤③改为：改变发光物体A到凸透镜的距离，移动光屏，在光屏上得到发光物体A清晰的像，用刻度尺测量像的高度，记录在表格中；（3）探究凸透镜成实像时，像的高度h与物体到凸透镜的距离u是否有关，需要记录u和h的数据，设计表格见答案。3.（1）（2）同一高度（3）照相机（4）左（5）远视眼解析：（1）折射光线是蜡烛火焰发出照射到凸透镜上发生折射形成的，所以连接烛焰与入射点即入射光线，如下图所示。（2）蜡烛、凸透镜、光屏，三者在同一条直线上，三者的中心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中央位置。（3）有图片可知，成清晰实像时，物距大于像距，成倒立缩小的实像，照相机是利用该原理工作的。（4）当改用焦距为5cm的透镜继续实验，不改变蜡烛和凸透镜的位置，则相当于增大了物距，根