凸透镜成像装置的创新设计

㈠ 用蜡烛,凸透镜和光屏研究凸透镜成像规律的实验装置,其中还需要进行调整的是调整

1、导轨调整水平
2、蜡烛,和凸透镜的中心在一条水平线上
3、调整蜡烛 凸透镜间距离 确定物距 调整光屏 确定像距

㈡ 如何利用探究凸透镜成像规律的装置模拟近视眼看远处物体模糊的情景的操作过程

产生近视眼的原因是晶状体太厚，折光能力太强，来自远处的光会聚在视网膜前，达到视网膜时不是一点而是模糊的光斑。 利用凸透镜成像规律实验装置模拟眼睛过程：1.将蜡烛，焦距比较大的凸透镜，光屏依次安装在光具座，调节它们的位置，光屏上成清晰的像。2.换另外一个比较厚（焦距较小）的凸透镜，（不改变蜡烛，凸透镜，光屏的位置），光屏上不能看到蜡烛的像只看到光斑，把光屏往前移动才看到蜡烛的像，这表明像成在光屏前面，这个跟近视眼的产生原因一样的

㈢ 怎样做凸透镜成像的实验

提出问题：

凸透镜成像，像的大小、正倒、虚实跟物距有什么关系？

设计并进行实验：

实验器材：带刻度的光具座、蜡烛、光屏、透镜（焦距在10~20cm之间）、刻度尺。见实验装置图。

实验步骤：

（1）先测出透镜的焦距：让凸透镜在阳光下来回移动，找着最小、最亮的点，用刻度尺量出亮点与凸透镜的距离，这就是这个凸透镜的焦距。

（2）实验探讨像的大小、正倒、虚实跟物距的关系：

[方案一]

①把透镜放在光具座标尺中央，从透镜的位置开始在左右两边的标尺上用粉笔标出等于焦距和2倍焦距的位置。

②点燃蜡烛，调整它们的高度，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。

③把蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置上，调整光屏到透镜的距离，使烛焰在屏上成一个清晰的像，观察像的大小、正倒，测出蜡烛与凸透镜、凸透镜与光屏间的距离。把数据记录在表格中。

④继续把蜡烛向凸透镜靠近，观察像的变化是放大还是缩小，是正立还是倒立，蜡烛与凸透镜、凸透镜与光屏的距离测出，将数据记录在表格中。

⑤当蜡烛到一定位置上时，光屏没有像，用眼睛直接对着凸透镜观察蜡烛的像，把蜡烛与凸透镜、像与凸透镜的距离，像是放大还是缩小的，像的正倒，填入表格中。

[方案二]

①把透镜放在桌子中央，把蜡烛、光屏放在其两侧，刻度尺放在桌子上，如课本图3.3—2所示。

②点燃蜡烛，调整它们的高度，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。

③移动蜡烛，调整光屏到透镜的距离，使烛焰在屏上成一个清晰的像，观察像的大小、正倒、测出蜡烛与凸透镜、光屏与凸透镜的距离。把数据记入表格。

④继续把蜡烛向凸透镜靠近，观察像的变化，是放大、等大还是缩小，是正立还是倒立，将蜡烛与凸透镜的距离，光屏与凸透镜的距离数据记入表格。

⑤当蜡烛移到透镜的焦点时，在光屏上看不到蜡烛的像，继续把蜡烛向凸透镜靠近，这时在光屏上看不到蜡烛的像，拿去光屏，用眼睛直接对着凸透镜观察蜡烛的像。把蜡烛与凸透镜的距离，像与凸透镜的距离，像是放大还是缩小、正立还是倒立的填入表格。

分析和结论：

［1］当把蜡烛放在2倍焦距以外的位置，像在凸透镜的另一侧，成倒立、缩小的实像。像与凸透镜的距离在1倍焦距和2倍焦距之间。

［2］当把蜡烛放在2倍焦距的位置，像在凸透镜的另一侧，像的大小与物体大小相等、倒立的实像。像与凸透镜的距离也等于2倍焦距。

［3］当把蜡烛放在1倍焦距和2倍焦距之间的位置时，像在凸透镜的另一侧，成倒立放大的实像，像与凸透镜的距离大于2倍焦距。

［4］当把蜡烛放在1倍焦距的位置时，光屏上不成像。

［5］当把蜡烛放在1倍焦距之内，光屏上不成像；在光屏端可以发现：像与蜡烛在凸透镜同侧，成正立、放大的虚像。

△将以上结论表格化，以便于记忆和理解：（见实验记录表格）

△将以上结论简单化，以便于记忆和理解：

u>2f，f<v<2f，成倒立缩小的实像，像物异侧；

u=2f，v=2f，成倒立等大的实像，像物异侧；

f<u<2f，v>2f，成倒立放大的实像，像物异侧；

u=f，不成像

u<f，v>u，成正立放大的虚像，像物同侧。

附实验装置图和记录表格如下：

㈣ 如图所示，为“探究凸透镜成像规律”的实验装置．（1）点燃蜡烛后，无论怎么样移动光屏，光屏上总是得不

㈤ 小宁在探究“凸透镜成像规律”实验中，对课本的实验装置进行了改进．（1）他不用蜡烛，而用由几个发光二

（1）同时蜡烛燃烧有火焰，不如发光二极管安全．火焰在有风的时候会晃动，同时专蜡烛会越烧属越短，而二极管不会．
因此发光二极管比烛焰的亮度更大、更环保，更容易看出倒立实像不仅是上下相反、而且是左右相反；所成的像不会晃动；更加稳定．
（2）由图可知，物距大于像距，此时成倒立缩小的实像；
发光二极管的位置偏上，因此光屏上承接的像偏下，要想让像成在光屏的中央，为使像呈在光屏中央，可将凸透镜向上调整．
（3）调整高度后进行试验，他发现当发光体向凸透镜方向移动过程中，物距减小，像距增大，则光屏应 远离凸透镜才能得到清晰的像，且像越来越 大，当发光体在 焦点或焦点以内位置时，无论怎样移动光屏，光屏上都得不到发光体的像．
（4）由表格中数据可知，物距一定，凸透镜的焦距在增大，成像的像距也在增大．
根据凸透镜成像的规律，在换用焦距更大的凸透镜时，其实是减小了物距，所以像距增大，成的像也会更大．
故答案为：（1）发光二极管比烛焰的亮度更大、更环保；（2）缩小；下方；上；（3）远离；大；焦点或焦点以内；（4）越大；越大．

㈥ 凸透镜成像规律的装置

在光具座上研究凸透镜成像的规律时，从左至右依次放置（蜡烛），（凸透镜），（光屏）。为了使蜡烛的像成在光屏中间，要调节凸透镜中心和光屏中心与（烛焰）中心大致在（同一高度）。

㈦ 如图是探究凸透镜成像的规律实验装置示意图

凸透镜的焦距是20cm，要使凸透镜成正立、放大的虚像，烛焰到凸透镜的距离小于专20cm，物像在凸透镜的同侧，属眼睛要在烛焰的另一侧，通过凸透镜观察到正立、放大的虚像．
由图可知，A选项中烛焰到凸透镜的距离小于20cm，但眼睛要在烛焰的另一侧，故A错误；
B选项中烛焰到凸透镜的距离小于20cm，物像在凸透镜的同侧，眼睛要在烛焰的另一侧，通过凸透镜观察到正立、放大的虚像．B符合题意．
C选项中烛焰到凸透镜的距离小于20cm，但眼睛和烛焰在同一侧了，故C错误；
D选项中烛焰到凸透镜的距离是30cm，大于20cm，故D错误．
故选B．

㈧ 在“研究凸透镜成像的规律”的试验中，请你设计一个测量凸透镜焦距简易实验方案，写出实验步骤。

测量凸透镜焦距简易实验方案——2倍焦距法
设计并进行实验：
实验器材：带刻度的光具座、蜡烛、光屏、透镜（焦距在10~20 cm之间）、刻度尺。见实验装置图。
实验步骤：
（1）把透镜放在光具座标尺中央。
（2）点燃蜡烛，调整它们的高度，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。
（3）把蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置上，来回移动蜡烛和光屏，使烛焰在屏上成一个清晰的倒立的、等大的实像；
（4）用刻度尺测出灯泡或光屏到凸透镜中心的距离u或v，则f=u/2=v/2。重复以上实验2次，求3次测得距离的平均值，即为此凸透镜的焦距。
（5）数据处理：f = f平均=(f1+f2+f3)/3

附实验装置图：

㈨ 小捷小组在“探究凸透镜成像规律”实验中，对课本的实验装置进行了改进，用了9个红色的发光二极管按“F”

（）发光二极管比烛焰的亮度更大、更环保，更容易看出倒立实像不仅是上下相反、而且是左右相反．
同时蜡烛燃烧有火焰，不如发光二极管安全．
火焰在有风的时候会晃动，同时蜡烛会越烧越短，而二极管不会．
（2）①为了确定凸透镜的焦距，首先要找到凸透镜的焦距，所以将凸透镜正对太阳光，再把光屏放在另一侧，改变凸透镜与光屏的距离，直到光屏上出现一个最小、最亮的点，便为焦点．焦点到凸透镜中心的距离为10cm，所以此凸透镜的焦距为10cm．
②从“小明将蜡烛由距透镜90cm处移至距透镜120cm处的过程中，在光屏上所成的像与透镜间的距离均约为5cm”，可知当物体到凸透镜的距离远远大于二倍焦距时，像距稍大于焦距，所以透镜的焦距约为5cm；
（3）将蜡烛移至光具座10cm处，物距u=40cm＞2f，则成倒立缩小的实像；
如果将光源再远离凸透镜一些，则物距变大，像距应变小，将光屏向凸透镜靠近，即向左移动，直到光屏上出现清晰的实像；
（4）如果将光源移至10cm处，此时物距u=10cm=f．
根据凸透镜成像的规律，光屏上将出现一个圆形光斑．
故答案为：
（1）光源较稳定（或便于比较像的大小或便于确定成像的情况等）；
（2）亮点；10；
（3）A；左；照相机；
（4）C．