Question

探究凸透镜成像的大小与哪些因素有关

物体到凸透镜的距离cm	光屏上像到凸透镜的距离cm	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

【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），看到手指放大的像；然后再用它观察远处的房屋（图），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表所示．

【结论与应用】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________．
【评估和交流】
（1）用我们学过的知识，通过数据可以知道小明使用的透镜的焦距是________cm．
（2）如果在光具座上无论怎样左右移动光屏，在光屏上都不能呈现出烛焰的像，则可能有哪两种原因？________；________．
（3） 在探究凸透镜成像的实验中，蜡烛到光屏的距离为50cm保持不变，某同学将一个焦距为10cm的透镜从光屏移向蜡烛的过程中，光屏上能成________次清晰的像．

Answer 1

解：【提出问题】用凸透镜观察自己的手指（图甲），看到手指放大的像；用它观察远处的房屋（图乙），看到房屋缩小的像，
故答案为：放大、缩小．
【进行猜想】由于距离不同，凸透镜成的像不同，可见凸透镜成像与物体到凸透镜的距离有关，
故答案为：物体到凸透镜的距离．
【结论与应用】表中数据物距越来越小，像距越来越大，像由缩小到等大到放大，
故答案为：大、大．
【评估和交流】
（1）从表格中可以看出：凸透镜成等大的实像时，u=v=20cm=2f，所以凸透镜的焦距为f=10cm，
故答案为：10cm．
（2）在光具座上无论怎样左右移动光屏，在光屏上都不能呈现出烛焰的像，
器材上可能是物体离焦点太近，成的像太大太远，光具座不够长；器材安装上可能是凸透镜、光屏、蜡烛三者的中心不在同一高度；
物距上可能是物距刚好等于焦距或物距小于焦距．
故答案为：①物体离焦点太近，成的像太大太远，光具座不够长；
②凸透镜、光屏、蜡烛三者的中心不在同一高度物距刚好等于焦距；
③物距小于焦距；
④物距小于焦距．
（3）当物距像距之和等于50cm，从表格中数据可以看出：会出现物距30cm，像距15cm和物距15cm，像距30cm二次成像的类似情况，
故答案为：二次．
分析：提出问题：根据凸透镜成像规律：u＜f，成正立放大的实像，u＞2f，成倒立缩小的实像来回答；
进行猜想：根据物体到凸透镜的距离不同，距离大了成倒立缩小的实像，距离小了成正立放大的虚像，得出结论；
结论与应用：分析表中的物距、像距、像的大小变化规律，就可以得到结论；
评估与交流：（1）凸透镜成像时：u=2f，成倒立等大的实像，此时v=2f，从表格中找到这一组数据，得到凸透镜的焦距；
（2）如果在光具座上无论怎样左右移动光屏，在光屏上都不能呈现出烛焰的像，则可能的原因一是从器材条件或安装上找原因，二是根据凸透镜成像规律从物体到凸透镜的距离上找原因；
（3）根据光路可逆，当凸透镜成像时，满足一定的条件，物像交换位置，会二次成像．
点评：凸透镜成像的实验，必须保证蜡烛、透镜、光屏的中心在同一高度上；
在凸透镜成中，光路是可逆的；
凸透镜成像的规律是：概括为三区域两点 u＞2f，成倒立缩小的实像，f＜v＜2f；
u=2f，成倒立等大的实像，v=2f；
f＜u＜2f，成倒立放大的实像，v＞2f；
u=f，不成像；
u＜f，成正立放大的虚像．