小明在實驗中提出這樣的問題:凹透鏡會成什么樣的像?根據凸透鏡成像的情況,小明他們對凹透鏡的成像進行了猜想.為了驗證自己的猜想,小明他們回顧探究凸透鏡成像的研究過程,設計好了探究的方案,他們的探究過程大致如下:
①先找________像:他們將蠟燭分別放在u>2f、2f>u>f、u<f位置上,移動光屏尋找在光屏上所成的像.
②再找________像:他們將光屏撤掉,仍將蠟燭分別放在u>2f、2f>u>f、u<f 位置上,將眼睛放在原來光屏位置,觀察像的情況.
③實驗記錄如下:
物距u | 在光屏上觀察到的像 | 撤掉光屏直接用眼睛觀察到的像 | |
大小 | 倒正 | ||
u>2f | 無 | 縮小 | 正立 |
2f>u>f | 無 | 縮小 | 正立 |
u<f | 無 | 縮小 | 正立 |
⑤小明他們大致經歷了如下幾個步驟:________、猜想、設計實驗方案、進行實驗、歸納分析、________.在探究過程中,他們運用的主要研究方法是:________.
⑥小明通過查閱資料得知,眼鏡的度數等于透鏡焦距的倒數.他想,如何才能測出凹透鏡的焦距呢?小馬犯了難.現在,給你一支激光手電筒,一個硬紙板,請你幫小馬解決這個問題.劃出實驗原理圖(請畫在方框內),說明操作步驟.
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實 虛 縮小 正立 虛 提出問題 得出結論 控制變量法 a、將凹透鏡鉗入白紙板,使光心恰好在紙板上;
b、如圖用激光手電筒,沿白紙板平行主光軸射向凹透鏡;
c、用鉛筆在白紙板上描出折射光線;
d、將凹透鏡拿走,將畫出的光線反向延長,于主光軸的交點(即凹透鏡焦點);
e、用刻度尺量出焦點到光心的距離,即凹透鏡焦距.
(1)實像可以在光屏上成像,且物像在凸透鏡的兩側;
(2)虛像不能在光屏上成像,且物像位于凸透鏡的同側;
(3)根據表中數據可知凹透鏡成像的特點;
(4)科學探究的基本要素是:提出問題、猜想與假設、制定計劃與設計實驗、進行實驗與收集證據、分析與論證、評估、交流與合作;實驗過程中注意眼睛的位置和光屏的位置相同;
(5)根據題意可知,眼鏡的度數等于100除以焦距,所以要測眼鏡的度數,首先要測出眼鏡即凹透鏡的焦距;凹透鏡的焦距可以用平行光聚焦法來測量;
(6)根據凹透鏡的成像規律,即成縮小的像解釋一戴眼鏡猛然發現地面似乎變高的原因.
解答:
①能在光屏上呈現的像為實像,故移動光屏尋找的像為實像.
②凸透鏡成虛像時,物像位于凸透鏡的同側,故將眼睛放在原來光屏的位置是觀察虛像的情況.
④分析表中數據可知,不論將物體放在凹透鏡前的任何位置,凹透鏡只能成正立、縮小、虛像.
⑤由題干中“首先提出問題:凹透鏡會成什么樣的像?”、“最終得出了凹透鏡成像的規律”可知小明他們大致還經歷了提出問題、得出結論這兩個步驟;
實驗中眼睛的位置和光屏的位置相同,采用了控制變量法.
⑥眼鏡的度數等于100除以焦距,要測量凹透鏡的度數,首先要測量凹透鏡的焦距;
凹透鏡的焦距可以利用平行光聚焦法來測量,如圖所示:
a、將凹透鏡鉗入白紙板,使光心恰好在紙板上;
b、如圖用激光手電筒,沿白紙板平行主光軸射向凹透鏡;
c、用鉛筆在白紙板上描出折射光線;
d、將凹透鏡拿走,將畫出的光線反向延長,于主光軸的交點(即凹透鏡焦點);
e、用刻度尺量出焦點到光心的距離,即凹透鏡焦距.
⑦凹透鏡成縮小的虛像,所以戴上眼鏡后,看起來地面與眼睛間的距離縮小,故地面看起來變高了.
故答案為:
①實;
②虛;
④正立、縮小、虛;
⑤提出問題、得出結論、控制變量
⑥實驗原理圖:如上圖所示;
操作步驟:
a、將凹透鏡鉗入白紙板,使光心恰好在紙板上;
b、如圖用激光手電筒,沿白紙板平行主光軸射向凹透鏡;
c、用鉛筆在白紙板上描出折射光線;
d、將凹透鏡拿走,將畫出的光線反向延長,于主光軸的交點(即凹透鏡焦點);
e、用刻度尺量出焦點到光心的距離,即凹透鏡焦距;
⑦戴上眼鏡后,看起來地面與眼睛間的距離縮小,所以地面看起來變高了.
點評:本題考查了探究凹透鏡的成像規律,涉及到了實像和虛像的區別、測凹透鏡焦距的方法、科學探究的環節以及控制變量發的原因,關鍵是分析表格中數據得出凹透鏡的成像規律和應用,難度較大,對學生的綜合能力要求較高.