物理三章三节实验探究.docx
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物理三章三节实验探究
一、实验,探究题
1、小李为了“研究凸透镜成像规律”,做了如图所示的实验,请你帮他完成下列问题:
(1)凸透镜、蜡烛、光屏应放在同一直线上,并使烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在____高度;
(2)当蜡烛距凸透镜的距离小于该凸透镜的焦距时,在轴上无论怎么移动光屏,光屏上也接收不到烛焰的像,此时所成的像是________像;(填“虚”或“实”)
(3)将蜡烛放在距凸透镜1.5倍焦距处,成倒立、________的实像;(填“变大”或“变小”)
(4)奥运会安保检查采用的人脸识别系统中,摄像机可以自动将镜头前1m处的人脸拍摄成数码相片,摄像机镜头是利用了凸透镜成倒立、_______实像的原理制成的。
(填“放大”或“缩小”)
2、小丽让一凸透镜正对太阳,拿一张白纸在凸透镜的下方来回移动,直到白纸上能得到最小、最亮的光斑,这一光斑到透镜光心的距离为15cm,则此凸透镜的焦距约为 cm。
如果用这样的凸透镜做照相机镜头,物体离镜头的距离至少应大于 cm。
小丽将点燃的蜡烛先后放在图19中透镜左侧的a、b、c各点,发现在________点处时透镜右侧光屏上得到的像最大。
3、小明学习小组同学在做《探究凸透镜成像的规律》实验过程中,按操作步骤进行调整,在调整过程中,他们发现光屏上承接烛焰的像偏下,如图,则应向 :
(向上/向下)调整光屏。
将凸透镜正对太阳光,在透镜的另一侧移动光屏,在距透镜10cm处,屏上呈现出最小最亮的光斑,若将烛焰移至距凸透镜 15cm 处,移动光屏,使烛焰在屏上得到倒立、___________清晰的实像。
(缩小,放大,等大)
4、如图是小刚同学探究凸透镜成像的实验装置,凸透镜的焦距是15cm,这个实验装置的主要问题是 。
将实验装置的各个器件按要求调整好后,蜡烛放在如图的位置,移动光屏,光屏上所成清晰的像是 。
这一原理的实际应用是 。
(填“照相机”、“幻灯机”、“放大镜”)
5、小阳同学要用一个凸透镜做实验,但不知该凸透镜的焦距是多大,他用如图所示的方法,将凸透镜对着太阳光,移动白纸使通过凸透镜的光线会聚在白纸上形成一个清晰的点,由此测出该凸透镜的焦距是 cm;当把烛焰放在此凸透镜的左侧15cm处时,在透镜的右侧用光屏可以得到一个倒立、 的实像。
(填“放大”或“缩小”)
6、如图所示是赵强同学用蜡烛、凸透镜和光屏在光具座上研究凸透镜成像规律的实验装置,其中明显还需要调整的是_____________________。
调整后烛焰能在光屏上成缩小________的实像;若要在透镜固定的情况下,得到再大一些的清晰实像,除将蜡烛适当向右移动外,还应将光屏向________移动。
7、某同学在做“研究凸透镜成像规律”实验时,进行了以下操作:
(A)记录凸透镜的焦距f;
(B)在光具座上由左向右依次放置蜡烛、凸透镜、光屏;(C)调整凸透镜的位置,使物距大于两倍焦距,观察光屏上所成的像的性质,测出像距,并与一倍焦距和两倍焦距相比较;(D)减小物距,使物距大于焦距而小于两倍焦距,按步骤(C)的要求进行观察、测量和比较;
(E)进一步减小物距,使物距小于焦距,并从光屏这一侧透过凸透镜观察烛焰的像;
(F)整理实验器材。
(1)该同学上述操作过程中遗漏的步骤是:
① ;② .
(2)该同学在整理器材前发现,光屏上有教室窗子的像。
这是如何形
8、在图中,凸透镜焦距为10厘米。
保持透镜位置不变,当蜡烛在15厘米刻度 处时,为了在光屏的中心找到像,应调整光屏的 ,并将光屏向
9、研究凸透镜成放大实像的规律
(一)实验要求:
完成凸透镜成放大实像的实验,并研究此时凸透镜成像的规律。
(二)实验器材:
光具座(带附件)一套,凸透镜一只,蜡烛一支,火柴一盒(或打火机一只)、污物缸一个。
(三)实验过程:
实验步骤
操作过程和记录
1.检查器材
①检查实验所需器材是否齐全;
②观察并记录光具座标尺刻度的最小分度值为 。
2.组装实验装置
①将凸透镜固定在光具座的滑块上,使滑块刻度线与刻度标尺某一整刻度线对齐,记下该刻度的刻度值为 ;
②将蜡烛、光屏正确放置在光具座上;
③调整凸透镜、光屏的高度,使其中心与蜡烛灯芯大致在同一高度。
3.完成实验
①将蜡烛移到适当位置。
点燃蜡烛,沿直线移动光屏,直到光屏上出现蜡烛明亮、清晰的放大实像;
②记下此时光具座上蜡烛所在位置的标尺刻度为 ,因此物距u是 ;
③记下此时光具座上光屏所在位置的标尺刻度为 ,因此像距v是 ;
④比较分析以上数据,得出凸透镜成放大实像的成像规律是
。
4.整理器材
实验完毕把器材整理好放回原处。
10、在“观察凸透镜所成的像”的实验中,保持凸透镜的位置不变,先后把烛焰放在a、b、c、d和e点,如图所示,同时调整光屏的位置,那么
(1)把烛焰放在______点,图上出现的像最小;
(2)把烛焰放在______点,屏上出现的像最大;
(3)把烛焰放在______点,屏上不出现烛焰的像;
(4)如果把烛焰从a点移到d点,像到凸透镜的距离______,像的大小______. (填“变大”“变小”或“不变”)
11、在图中,凸透镜焦距为12cm,当蜡烛在 20cm刻度处时,在光屏上能成清晰的、倒立的、 (选填“放大”或“缩小”)的实像;保持透镜位置不变,当蜡烛在46cm刻度处时,移动光屏,___________在光屏上成像(填“能”或“不能”), ___________就是利用凸透镜的这一特点来观察物体的(选填“照相机”、“放大镜”或“幻灯机”)。
12、建立模型是我们研究问题的一种重要方法,物理中有许多问题就是通过物理模型来研究的。
在光学中,我们用点光源和光线模型来研究光的传播规律。
当一个点光源S从凸透镜的焦点发出光线,经凸透镜折射后,折射光线将 ,在光屏上将会得到一个 ,但实际上研究凸透镜成像规律的实验中,张强同学用一个火焰比较大的蜡烛做光源。
在光具座上进行实验,实验中各项要求都符合实验要求,但是蜡烛位于凸透镜的焦点上时,发现在光屏上得到一个倒立、放大的蜡烛实像,移去光屏,发现透过凸透镜观察到一个正立、放大的虚像。
这个实验现象与凸透镜的成像规律 (填“符合”或“不符合”),请简要为实验现象作出解释:
。
13、在用光具座研究凸透镜成像规律的实验中:
(1)测量凸透镜的焦距如图所示,则该凸透镜的焦距为___cm。
(2)下表是小李同学实验时记录的一部分数据,任意选取表中第2列至第5列数据中的两列数据进行比较,写出一条可以得出的初步规律。
序号
①
②
③
④
焦距/cm
10
10
10
10
物距/cm
30
15
25
18
像距/cm
15
30
17
23
像
的性质
倒立、缩
小、实像
倒立、放
大、实像
倒立、缩
小、实像
倒立、放
大、实像
14、小燕同学在“探究凸透镜成像规律”实验:
图甲 图乙 图丙
(1)成像出现了如图甲所示的问题.你解决的方法是 。
(2)小燕根据实验记录,绘制了物体离凸透镜的距离u跟实像到透镜的距离v之间的关系(如图乙),则此凸透镜的焦距为 。
A.60cm; B.40cm ; C.20cm; D.10cm.
(3)将物体由距凸透镜40cm处匀速移动到20cm处,所用的时间为2s.物体的像移动的平均速度是 m/s。
(4)实验完成后,她把学校里的一幅广告拍下来,发现还有二句话没有照到(如图丙),她应将照相机 (“靠近”或“远离”)广告。
15、在图中,凸透镜焦距为lOcm。
保持透镜位置不变,当蜡烛在15cm刻度处时,为了在光屏的中心找到像,应调整光屏的_______,为了找到像的位置,光屏应在光具座的 _______cm刻度范围内移动(选填“60---70”或“大于70”):
保持透镜位置不变,当蜡烛在45cm刻度处时,移动光屏,___________在光屏上成像(选填“能”或“不能”)。
16、某学校·位老师站在同一位置,用焦距可改变的照相机对着松花江畔的防洪纪念塔先 后拍摄了两张照片甲和乙,如图所示.观察照片后同学们产生了这样的疑问:
“物体通过凸透镜在光屏上所成像的太小与透镜的焦距有何关系呢?
”同学们对此进行了探究.
(1)同学们先后选用三个焦距分别为l5cm、lOcm、5cm的凸透镜,在保持物距始终为35cm的情况下依次进行实验,发现所成的像越来越小.请你根据实验结果判断老师在拍摄哪一张照片时,照相机镜头的焦距较大?
(2)在探究过程中,同学们总是让物距保持不变,请你说出他们这样做的理由.
17、如图,凸透镜焦距为15cm,将光屏放在光具座的80cm刻度处,保持透镜位置不变,蜡烛应在 cm刻度范围内移动,能在光屏上成像。
蜡烛在 cm刻度范围内移动,能在同侧成放大的虚像。
(选填:
“30—45”、“小于30”或“大于45”)
18、为了研究凸透镜成像规律,某校物理兴趣小组利用一些器材做了一组实验并且采集了如下表一和表二两组数据.请分析两表中的数据回答下面的问题.
表一:
(f1=0.10m)
实验序号
u(m)
v(m)
u?
v(m2)
v/u
1/u(m-1)
1/v(m-1)
1
0.200
0.200
0.0400
1.00
5.00
5.00
2
0.300
0.150
0.0450
0.50
3.33
6.67
3
0.500
0.125
0.0625
0.25
2.00
8.00
表二:
(f2=0.12m)
实验序号
u(m)
v(m)
u?
v(m2)
v/u
1/u(m-1)
1/v(m-1)
4
0.200
0.300
0.0600
1.50
5.00
3.33
5
0.300
0.200
0.0600
0.67
3.33
5.00
6
0.500
0.158
0.0790
0.32
2.00
6.33
(1)分析比较实验序号1、2、3(或4、5、6)数据中物距u与像距v 变化关系及相关条件,可得出的初步结论是:
;
(2)分析比较实验序号 数据中物距u与像距v 变化关系及相关条件,可得出的初步结论是:
不同的凸透镜,当它们成实象时,物距相同,像距随焦距的增大而增大 ;
(3)请在如图方格内建立坐标,以“1/u”为横坐标,以“1/v”为纵坐标,将表格二的数据通过描点作图的方式得到“1/v—1/u”图线;
(4)请进一步综合分析比较表一、表二中经运算后得到的数据及相关条件,结合得到“1/v—1/u”图线,对物距u、像距v和焦距f的具体函数关系进行大胆猜测:
你的猜测是:
.
19、如图所示,是小刚同学用蜡烛、凸透镜和光屏研究凸透镜成像规律的实验装置,其中还需要调整的是:
。
调整后烛焰能在光屏上成 立的实像,若想使像变大,应将蜡烛向 移。
20、 如图11所示是“研究凸透镜成像”的实验图,若在透镜右边的光屏上(光屏未画)得到清晰缩小的实像,则蜡烛可能置于透镜左边a、b、c、d四点中的 点处, 机就是利用此成像特点制成的。
21、在“观察凸透镜成像”的实验中,光具座上的A、B、C三个滑块用于放置凸透镜、光屏或蜡烛(如图),其中在B上应放置______________。
器材装好后,若某同学在实验中固定了B,无论怎样移动A和C,在光屏上都找不到像,则原因是_____________。
2、综合题
22、小明在“探究凸透镜成像规律”实验中,用装有6个发光二极管的有方格的白纸板做发光物体,如图16甲所示。
又用这种有同样大小方格的白纸板做光屏。
将发光物体、凸透镜和光屏组装到光具座上并调整好。
(1)当发光物体在口点时,如图乙所示,在光屏上成的像如图丙所示。
则光屏上的像是倒立、________的实像。
将发光物体由a点移动到b点,要想找到像的位置,应移动光屏,直到____________为止。
(2)用这种发光物体和光屏做实验,最主要的一条优点是:
___________。
(3)如图乙所示,当发光物体在a点时,物与像之间的距离为S1当发光物体在b点时,物与像之间的距离为S2,则S1_________S2。
(选填“>”、“=”或“<”)
(4)小明探究完凸透镜成像规律后,接着又做了一个观察实验。
他把光屏取下来,把发光物体放在凸透镜左侧,从凸透镜右侧沿主光轴向凸透镜方向观察,如图所示。
当眼睛离凸透镜较远时看到了发光物体的倒立的像,离凸透镜较近时就看不到这个像了,请分析并说明其原因。
参考答案
1、1)相同
(2)虚(3)放大(4)缩小2、15,30,b
3、向上,放大4、光屏中心与凸透镜中心不等高;放大、倒立、实像;幻灯机
5、10 放大6、光屏高度;倒立;右
7、
(1)① 调整凸透镜和光屏的高度,使他们的中心与烛焰的中心在同一高度;②调整好物距后,应沿光具座移动光屏,直到光屏上的像清晰为止。
(2)教室的窗子离凸透镜的距离大于两倍焦距,因此在光屏上成一个倒立缩小的实像。
8、高度;靠近透镜。
9、
实验步骤
操作过程和记录
满分
1.检查器材
①检查实验所需器材是否齐全;
②观察并记录光具座标尺刻度的最小分度值正确(1分)。
1分
2.组装实验装置
①凸透镜、蜡烛、光屏在光具座上放置正确(1分);
②记录凸透镜在光具座上的位置刻度值正确(1分);
③调整凸透镜、光屏的高度,使其中心与蜡烛灯芯大致在同一高度(1分)。
3分
3.完成实验
①准确迅速地在光屏上得到蜡烛明亮、清晰的放大实像(2分);
②记录此时光具座上蜡烛所在位置的标尺刻度和物距正确(1分);
③记录此时光具座上光屏所在位置的标尺刻度和像距正确(1分);
④得出凸透镜成放大实像的成像规律正确(1分)。
5分
4.整理器材
实验完毕把器材整理好放回原处(1分)。
1分
器材准备清单
光具座(带附件)一套,凸透镜一只(焦距不大于10cm,请在醒目位置标明该凸透镜的焦距值),蜡烛一只(5cm<长度<9cm),火柴一盒(或打火机一只),污物缸一个。
10、
(1)a
(2)d (3)e (4)变大变大
11、缩小;不能;放大镜
12、平行主光轴射出;与凸透镜透光面积大小相等的光斑;符合;烛焰是有一定宽度的,其一部分可能在一倍焦距和两倍焦距之间,而另一部分在焦距之内。
13、
(1)10cm;
(2)比较①③组数据可得出的规律是:
物距大于二倍焦距时,凸透镜成倒立、缩小的实像或比较②④组数据可得出的规律是:
物距大于一倍焦距小于二倍焦距时,凸透镜成倒立、放大的实像。
14、
(1)把光屏向上调,或凸透镜向下调,或把蜡烛提高。
(2)D (3)0.05(4)远离.
15、高度 60--70 不能
16、1)拍摄乙照片时,镜头的焦距较大.
2)让物距保持不变,应用了“控制变量法”,因为凸透镜成像的大小与“物距”和“焦距”都有关,如果不保持物距不变,那么像的变化是由“物距”变化引起的,还是由“焦距”变化引起的,就无法确定了.
17、小于30;大于45
18、
(1)对某一透镜而言,当物体成实像时,物距变大,像距变小
(2)1和4(或2和5;或3和6)
(3)略
(4)
或物体成实像时,当物体放在无限远处,所成像的位置在透镜焦点处)
19、玻璃板向下移倒右
20、a;照相机
21、凸透镜;蜡烛火焰(中心)、光屏中心与透镜中心不等高
22、
(1).缩小;光屏上的像清晰
(2).便于比较像与物的大小;(3).<
(4)因为看到的像是倒立的,所以是实像,成像点在凸透镜的右侧;发光物体发出的光线经凸透镜折射后是会聚的,经过成像点后是发散的。
所以眼睛必须在成像点以外的光线发散区域才能看到这个像。
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