中考物理必考25个实验考学练： 实验05 探究凸透镜成像规律实验(解析版)

实验五、探究凸透镜成像规律【实验目的】：观察凸透镜成各种像的条件和规律 【实验器材】：凸透镜、光具座、蜡烛、光屏、火柴 【实验步骤】：①共轴调节,把蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上。

点燃蜡烛，调整蜡烛、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。

②把蜡烛放在较远处，使2u f >，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。

观察这个像是倒立的还是正立的，是放大的还是缩小。

测量像距和物距。

③把蜡烛移向凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离等于2f ，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。

观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。

测量像距和物距。

④把蜡烛再靠近凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离在2f u f >>，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。

观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。

测量像距和物距。

⑤把蜡烛继续靠近凸透镜，让蜡烛在凸透镜的焦点上，移动光屏，看是否能够成像 ⑥把蜡烛移动到凸透镜的焦点以内，移动光屏，在光屏上还能看到烛焰的像吗? ⑦表格：透镜焦距f= cm物距与焦距的关系 物距u/cm像的性质像距v/cm实虚大小正倒【实验结论】：【考点方向】：1、测量凸透镜的焦距：利用平行光源或太阳光粗测凸透镜的焦距。

（实验室提供的凸透镜的焦距有5cm、10cm和30cm，我们所选的透镜最好在10cm—20cm之间，太大或太小都不方便）。

其中利用太阳光来寻找焦点时一定要：让太阳光正对透镜（使光线平行于透镜主光轴）。

2、操作过程中，应固定好蜡烛、凸透镜，然后移动光屏，直到在光屏上得到一个清晰的像为止，读出物距与像距的大小。

3、当物距小于焦距时，无论怎样移动光屏，在光屏上也找不到物体的像。

此时应去掉光屏，透过凸透镜观察火焰的成像情况。

4、光屏上没有像原因：①蜡烛放在一倍焦距内；②焦距太大，像成在光具座外。

③蜡烛放在一倍焦距处。

④三心没有在同一高度。

5、若像成在光屏左上角，可将①蜡烛左上移；②透镜右下移。

6、实验：实验时点燃蜡烛，使烛焰中心、凸透镜光心、光屏的中心（即焰心、光心、光屏中心）大致在同一高度，目的是：使烛焰的像成在光屏中央。

实验时发现蜡烛的像呈在光屏的上半部分，要想使像呈在光屏的中心，该如何操作：①向上移动光屏②向上移动蜡烛③向下移动凸透镜。

7、燃烧的蜡烛不断变短，光屏上的像向上移动，为使像呈在光屏中央，应该将光屏向上移动或蜡烛向上移动或凸透镜向下移动。

8、用不透明纸带把透镜上半部分遮挡住，光屏上的像仍是完整的，只是会变暗。

【创新母题】：：在“探究凸透镜成像规律“实验中，凸透镜焦距为10cm，蜡烛、透镜和光屏的位置如图所示。

（1）在组装器材时，将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上，并调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在上，这样做的目的是：。

（2）图中光屏上呈一清晰的像，该像是倒立、（选填”放大”、“等大”或“缩小”）的实像（3）图中固定蜡烛位置不变，将透镜移到60cm刻度线处，要在光屏上再次看到清晰的像，应将光屏向（选填“左”或“右”）移动，此时光屏上成、的像。

（4）图中固定透镜位置不变，将蜡烛移到45cm刻度线处，移动光屏（选填“能”或“不能”，下同）承接到像，把光屏放在蜡烛的左侧，移动光屏承接到像。

（5）图中将一个眼镜片放在透镜和烛焰之间，光屏上的像变模糊了，将光屏向左移动，光屏上再次呈现清晰的像，该眼镜片是（选填“近视“或“远视”）眼镜的镜片，该镜片对光线具有作用。

（6）实验中，蜡烛燃烧一段时间后变得越来越短，那么在光屏上看到的像会（选填“上移/不动/下移”），若让像回到光屏中央位置，你的操作是：。

（7）如果在如图所示位置时，用一不透明纸带把透镜上半部分遮挡住，那么看到的像会如何变化（选填“像部分消失/像完整不变/像完整变暗”）；【答案】：（1）同一水平直线；使像成在光屏的中央；（2）等大；（3）右；倒立；缩小；实；（4）不能；不能；（5）远视；会聚；（6）上移；向上移动蜡烛（或向下移动透镜或向上移动光屏）（7）像完整变暗；【解析】：（1）将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上。

点燃蜡烛后，调节凸透镜和光屏的高度，使它们的中心与烛焰中心大致在在同一水平直线上。

其目的是使像成在光屏的中央；（2）由图可知，此时的物距等于像距，都等于20cm，所以成倒立、等大的实像，u=2f，则焦距f=10cm；（3）将透镜移到60cm刻度线处，此时u＞2f，成倒立、缩小的实像，2f＞v＞f，即光屏距离凸透镜的距离在10cm﹣20cm之间，故应将光屏向右移动；（4）图中固定透镜位置不变，将蜡烛移到45cm刻度线处，此时的物距为5cm，小于焦距，成正立、放大的虚像，虚像不能呈在光屏上；（5）图中将一个眼镜片放在透镜和烛焰之间，光屏上的像变模糊了，将光屏向左移动，说明像距变小，对光线起到了会聚作用，即凸透镜的会聚能力变强，故放置的是凸透镜；凸透镜能矫正远视眼。

（6）实验一段时间蜡烛变短，由于凸透镜成的是倒立的实像，所以成的像将移动到光屏的上方。

根据成像的规律可以把光屏向上移动或蜡烛向上移动或凸透镜向下移动。

（7）蜡烛火焰可视为无数个发光点，每个发光点都会发出无数条光线，总有部分光线经过透镜折射后汇聚在光屏上成像；遮挡住透镜的部分后，经过透镜的折射光线会变少，则光屏上的像会变暗。

练习1：（2019•南京）用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”实验。

图中中一束平行光射向凸透镜，光屏上得到一个最小、最亮的光斑（未画出）。

（1）图乙中烛焰在光屏上恰好成一清晰的像（未画出），则该像是倒立、的实像。

（2）若在图乙中将凸透镜移到55cm刻度线处，则将光屏移动到cm刻度线处，可以再次看到清晰的像。

（3）若在图乙中烛焰和凸透镜之间放一近视眼镜的镜片，则将光屏向（选填“左”或“右”，下同）移动才能再次肴到清晰的像.（4）若在图乙中用塑料吸管对准A点沿垂直于纸面方向持续用力吹气，发现光屏上“烛焰尖部”变模糊，则将光屏向移动，“烛焰尖部”又会变清晰。

【答案】：（1）放大；（2）75；（3）又；（4）左。

【解析】：(1)由题图甲可知凸透镜的焦距f=10 cm,由题图乙可知,凸透镜所成的像为实像,物距u=15 cm,像距v=30 cm,u<v,此时f<u<2f,故成倒立、放大的实像。

(2)将凸透镜移到55 cm刻度线处时,u=20 cm,则u=2f,所以v=2f=20 cm,故将光屏移动到75 cm刻度线处。

(3)近视眼镜的镜片是凹透镜,对光有发散作用,像会成在原来位置的右侧,故应将光屏向右移动才能再次得到清晰的像。

(4)用塑料吸管对准A点沿垂直于纸面方向持续用力吹气时,烛焰左侧的空气流速变大,压强变小,火焰将向左偏,火焰到凸透镜的距离变远,所成的实像到凸透镜的距离变近,故应将光屏向左移动才能再次接收到清晰的像。

练习2：（2019•广东）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的创新。

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被遮挡部分的成像情况方案1 ①②方案2 ③④【答案】：（1）①像距；②稳定；③大小；（2）①用茶色玻璃代替凸透镜②探究平面镜成像是实像还是虚像③用一副近视眼镜放在LED灯与凸透镜之间④探究近视眼的成因【解析】：（1）①把凸透镜的位置作为零刻度，可以直接读出物距和像距。

②用“A”状LED灯代替蜡烛，可以使光屏上的像更清晰、稳定，因为蜡烛的火焰很容易受到干扰不能固定在一个位置上。

③用“A”状LED灯代替蜡烛，可以更准确得得出像和物的大小关系，因为蜡烛的火焰很容易受到干扰不能固定在一个位置上，更不容易维持一个形状。

（2）根据平时对物理知识的积累我们可以知道，把凸透镜换为茶色玻璃，可以探究平面镜成像的虚实问题；把一副近眼镜放在LED灯与凸透镜之间，可以探究近视眼的成因。

练习3：（2019•广安）小明想探究凸透镜成像规律，他选用了焦距为10cm的凸透镜进行实验。

（1）当蜡烛、凸透镜、光屏处于如图所示的位置时，光屏中央呈现出清晰的像，则该像是倒立、（选填“放大”、“缩小”或“等大”）的实像，生活中的（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）就是利用这一成像原理工作的；（2）在光屏上得到清晰的像后，小聪取下自己的近视眼镜放在烛焰和凸透镜之间，发现光屏上的像变得模糊，为了再次在光屏上得到烛焰清晰的像，可保持蜡烛和凸透镜位置不变，将光屏（选填“远离”或“靠近”）凸透镜移动到适当位置；（3）蜡烛随着燃烧而变短，为了使像仍能成在光屏中央，这时最合理的调整是。

A．只需将凸透镜向下移动一些B．只需将光屏向上移动一些C、将凸透镜和光屏都向下移动一些D．以上方法都可以【答案】：（1）放大；投影仪；（2）远离；（3）AB。

【解析】：（1）由图可知，此时物距小于像距，则所成的是倒立、放大的实像，其应用是投影仪；（2）近视眼镜是凹透镜，在凸透镜的前方放一个凹透镜，使原来会聚的光线错后会聚，所以光屏向后移动，远离凸透镜。

（3）蜡烛在燃放中不断缩短，向下移动，光屏上的像向上移动，要使像能够成在光屏中央，可向上移动光屏；或向上移动蜡烛或向下移动凸透镜。

故选AB。

练习4：（2019•武汉）某同学为进一步了解“视力矫正”的原理，利用探究凸透镜成像规律的装置做了实验。

他在发光体和凸透镜之间放置不同类型的眼镜片，观察到了如下现象。

（1）将近视眼镜片放在发光体与凸透镜之间，光屏上原来清晰的像变模糊了；使光屏远离透镜，又能在光屏上看到发光体清晰的像。

这说明近视眼镜对光线有作用，它应该是透镜。

由此可知，在近视眼得到矫正之前，物体的像成在视网膜的（填“前方”或“后方”）。

（2）取下近视眼镜片，重新调整光屏的位置，使它上面的像再次变得清晰，然后将另一个镜片放在发光体和凸透镜之间，光屏上原来清晰的像又变模糊了，再使光屏靠近透镜，又可以在光屏上看到发光体清晰的像。

这说明戴上这个眼睛可以矫正眼。

【答案】：（1）发散；凹；前方；（2）远视。

【解析】：（1）近视眼镜是凹透镜，凹透镜对光线有发散作用，发散作用是使原来会聚成像的光线向后会聚；近视眼是因为晶状体太厚或眼球太长，像成在视网膜的前方；将近视眼镜片放在发光体与凸透镜之间，光屏上原来清晰的像变模糊了；使光屏远离透镜，又能在光屏上看到发光体清晰的像；（2）取下近视镜片，重新调整光屏的位置，使它上面的像再次变得清晰，然后将另一个镜片放在发光体和凸透镜之间，光屏上原来清晰的像又变模糊了；再使光屏靠近透镜，又可以在光屏上看到发光体清晰的像，说明眼镜对光线有会聚作用，是凸透镜，应用于远视眼镜，说明带上这个眼镜可以矫正远视眼。