7.2实验二 探究：小孔成像教材第4节（解析版）

实验二探究：小孔成像[教材第4节]实验梳理提出问题：小孔成像中所成像的形状受哪些因素影响?1、小孔成像中所成像的形状与▲有关；2、小孔成像中所成像的形状与▲有关。设计方案：1、取几张硬纸片,用小刀在纸片上刻出各种不同形状(三角形、正方形、菱形、梯形等)的小孔,小孔大小约为1cm,把刻有小孔的纸片放在阳光下,是为了探究阳光通过小孔所成的像的形状是否与▲有关。2、再取一张硬纸片,用小刀在纸片上刻出正方形的大孔,大孔大小约为5cm,把刻有大孔的纸片放在阳光下,观察阳光通过大孔后在地面上形成的光斑形状。另取一张硬纸片把正方形的大孔遮去一部分,观察阳光通过变小的孔在地面上形成的光斑形状。移动纸片减小孔的大小,直到阳光通过孔在地面上形成圆形的光斑为止。这样的实验操作是为了探究▲对小孔成像的影响。实验结果与结论：1、小孔大小约1cm,阳光通过不同形状的小孔后在地面上都形成圆形的光斑,说明阳光通过小孔所成的像的形状与小孔的形状▲。2、大孔大小约5cm,通过硬纸片逐步遮去一部分来减小孔的大小过程中,阳光通过孔在地面上形成的光斑先与孔的形状相同,直到孔足够小时,才会出现圆形的光斑。说明小孔成像的形成条件是孔的大小要足够小。【答案】建立假设：1.小孔的形状；2.小孔的大小；设计方案：1.小孔的形状；2.小孔的大小；实验结果与结论：1.无关【解析】【分析】【详解】建立假设：1、小孔成像中所成像的形状与小孔的形状有关；2、小孔成像中所成像的形状与小孔的大小有关。实验结果与结论：当纸片上的小孔大小为1厘米时，在地面上形成一个个圆形的光斑。光斑是太阳通过小孔成的像，像的形状与孔的形状无关。实验小贴士1、阳光通过小孔后在地面上形成的圆形光斑,是太阳的像,因此,为了保证实验结果的可靠性,小孔不能用圆形的。树荫下的光斑是太阳的像,但很少见到圆形的,原因是树的缝隙层层叠叠,导致地面上太阳的像往往是多个重叠的,因此,很难看见完整的圆形光斑。2、“像”与“光斑”：像是物体的发光点发出的光经过小孔后聚集而成的,与物体的形状相同且清晰；光斑是光通过孔后在另一侧形成的与孔的形状相同的轮廓。3、“小孔”与“大孔”：孔的大小是相对的,具体要求与发光物体本身大小、物距、像距有关。实验素养提升例1学习了光学知识后,小童和小朵想自己探究小孔成像现象。如图所示,她们给两个空罐的底部中央分别打上一个圆孔和一个方孔,再将两片半透明塑料膜蒙在空罐的口上,分别将小孔对着烛焰和灯丝,可以看到烛焰和灯丝通过小孔所成的像。(1)图甲中点燃的蜡烛与小孔距离为a,像与小孔距离为b(a＞b),则蜡烛通过小孔在屏(半透明的塑料膜)上成的像是▲的(选填“正立”或“倒立”),形状与▲(选填“小孔”或“蜡烛”)相同。(2)由甲、乙两图可知实验是在研究小孔成像与▲的关系。(3)分析比较▲两图,可以得出小孔成像与物体的形状有关。(4)小孔成像的原理是▲。(5)图中,日食奇观时,如果利用丙实验装置对形太阳进行观察,在半透明膜上看到的像的形状是▲(填字母)。(6)晴天的正午时分,走在公园茂密的树林下,你会看到阳光透过树叶的缝隙而在地上留下许多大小不同的圆形光斑(如图所示),这是▲(选填“太阳”“树叶的缝隙”或“树叶”)的▲(选填“像”或“影子”),光斑大小不同的原因是▲。【答案】（1）倒立；蜡烛；（2）孔的形状；（3）甲、丙；（4）光的直线传播；（5）C；（6）太阳；像；树叶缝隙到地面的距离不同【解析】根据以下内容答题：（1）（2）（3）（4）（5）蜡烛发出的光在空气中沿直线传播，经过小孔射在半透明纸上，从而形成一个倒立的烛焰的像；小孔成像的原理是光沿直线传播，小孔成像的形状和孔的形状无关，与物体的形状有关；（5）结合（1）中小孔成像的知识分析即可判断。【分析】此题考查的是小孔成像的特点，以及像物大小关系的判断，是一道基础题；认真审题，仔细观察，从题干中得到有用的信息，是解题的关键。【详解】（1）小孔成像成的是烛焰倒立的像，像是由实际光线会聚而成的，是实像；形状与蜡烛的火焰相同；（2）甲图和乙图中孔的形状不同，物体（蜡烛焰）形状相同，所成的像形状相同，由此可见：实验是在研究小孔成像与孔的形状的关系；（3）要探究小孔成像的形状与物体的形状的关系，需要控制小孔的形状相同，物体的形状不同，甲丙符合题意；（4）三个实验都表明，物体发出的沿直线传播的光，经过小孔后在后面的屏上形成物体的像，即小孔成像，证明了光是沿直线传播的；（5）由小孔成像的特点可知日偏食经小孔成的像的缺口正好在日偏食缺口的对侧，所以选项C符合题意；（6）光斑是太阳通过树叶间的小孔所成的像，由于树叶缝隙到地面的距离（或树叶缝隙的高度）不同，使得光斑大小不同。故答案为：（1）倒立；蜡烛；（2）孔的形状；（3）甲、丙；（4）光的直线传播；（5）C；（6）太阳；像；树叶缝隙到地面的距离不同。例2如图所示,观察并研究小孔成像的特点：(1)蜡烛在半透明膜上所成的像是▲(选填“实像”或“虚像”)；其成像的原理是▲。(2)如果易拉罐底部小孔是三角形,则半透明膜上所成的像是▲(填字母)。A、三角形光斑B、圆形光斑C、蜡焰的正立像D、蜡焰的倒立像(3)当u不变,υ减小,半透明膜上所成的像将▲(选填“变大”或“变小”)。【答案】（1）实像；光沿直线传播；（2）D；（3）变小。【解析】（1）物体发出或反射的光通过小孔后，在小孔后面的光屏上形成倒立的实像，这就是小孔成像；其原理是光沿直线传播。（2）在小孔成像现象中，物体经小孔成的像的形状由物体决定，像的形状与物体的形状相同，与孔的形状无关；（3）成像的大小取决于物体到小孔的距离、光屏到小孔的距离。【分析】小孔所成的像一定是倒立的实像，成像的大小取决于物距和像距的大小，成的像可能比物体大，可能比物体小，也可能与物体相等。【详解】（1）实像可以用光屏承接，虚像不能用光屏承接，故蜡烛在半透明膜上所成的像是倒立的实像；其成像的原理是