命题分析
该实验依旧是新课标中要求的20个学生必做实验之一,可见,《光和透镜》专题中的实验很多,也很重要,中考考查的频率也较高。
该实验主要考查的内容有:
1.凸透镜的焦距测量:用平行光垂直照射到凸透镜,在凸透镜的另一侧用光屏承接到最小最亮的亮点,测出亮点到凸透镜的距离即为焦距。
2.实验器材的组装:在光具座上自左向右依次放置蜡烛、凸透镜、光屏。
3.让烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一高度的目的:让像能成在光屏的中央。
4.实验中如何确定像的位置(观察光屏上的像是否清楚);蜡烛可以用发光二极管代替(目的是让所成的像稳定并容易对比大小);光屏用方格纸代替(便于比较像和物体的大小关系)。
5.用纸遮住凸透镜一部分,光屏上的像只变暗些,像还是一个完整的像,因为,物体各个部位发出或反射出来的光,总有一部分透过凸透镜到另一侧,成像在光屏上。
6.学会用光路图来表示成像规律特点:利用平行主光轴的入射光线,经凸透镜折射后过另一侧的焦点,以及过光心的入射光线不发生折射,即可确定像的位置;同时,很容易找到物距变化时,像的大小和像距变化规律。
经典考题
如图1所示,在探究“凸透镜成像规律”的实验中,依次将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏放在光具座上。
(1)实验前,调节烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度,目的是。
(2)蜡烛与凸透镜的距离在一倍焦距和二倍焦距之间时,在凸透镜的另一侧移动光屏,会在光屏上得到一个清晰的像,生活中的 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)应用了这个成像规律。接下来保持凸透镜的位置不变,将蜡烛与光屏的位置对调后,在光屏上还会出现一个清晰的像,这时所成的像是 、 的实像,这是因为光在折射时,光路是 。
(3)实验中,将蜡烛向远离凸透镜方向移动,若在光屏上还能够再次得到清晰的像,应将光屏 (选填“远离”或“靠近”)凸透镜。
烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度,烛焰的像才能呈现在光屏的中央位置,这是光屏上不能接到像,或像没有呈现在光屏中央时,首先要考虑的问题。本题同时还考查了凸透镜成像的三种情况和应用等知识,若未在实验室亲手做过该实验,很难答对此题。
(1)成像在光屏的中心
(2)投影仪\倒立\缩小\可逆的
(3)靠近
用焦距10cm的凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验,如图2所示,凸透镜的位置固定不动。
(1)为了便于观察实验现象,实验环境应该 (选填“较亮”或“较暗”)一些。此实验过程中蜡烛燃烧后逐渐变短,则光屏上烛焰的像也将逐渐向 移动。
(2)记录实验数据如下表,请将所缺的实验数据和像的性质补充完整。
请根据“实验序号4”的成像规律,写出在生活中的一个应用:③ 。
(3)若已在光屏上成清晰的像,此时用遮光布遮住凸透镜的下小半部分,则所成的烛焰的像为 (选填“不完整的像”“亮度相同的完整的像”或“亮度稍暗的完整的像”)。
(4)晓红在早上9:00利用太阳光进行观察凸透镜焦点的活动,她将凸透镜与水平地面平行放置,调节凸透镜到地面的距离,直至地面上出现一个最小的亮点,她认为此点就是凸透镜的焦点。你认为她这一活动过程存在的问题是: 。
本题考查了探究凸透镜成像规律实验中的多个考点,特别注重实验的真实操作、观察和总结,有一定难度。为使实验现象更加明显,实验环境应该比较暗,这样成的蜡烛的像才更加清晰。由于成的实像是倒立的,所以,蜡烛越烧越短时,光屏上烛焰的像就应该越向上移动。由数据知,当物距为30cm时,像距为15cm,成倒立、缩小的实像;当物距为15cm时,根据光路的可逆性可知,像距为30cm,此时成倒立、放大的实像;当物距为6cm时,成正立、放大的虚像,其实际应用是放大镜。若遮住凸透镜的下半部分,则凸透镜的上半部分仍能折射光线,成烛焰完整的像。但由于凸透镜折射光线的数量比原来少了,所以,像会变暗一些。太阳光可以近似看为平行光源,将凸透镜正对着太阳光,太阳光经凸透镜后将会聚在焦点,所以,改变凸透镜与地面间的距离,直到地面上出现一个最小、最亮的光斑,这个光斑便为焦点。如果将凸透镜与水平地面平行放置,此时凸透镜没有正对太阳光(太阳光没有与凸透镜的主光轴平行),所以,这个亮点不是凸透镜的焦点位置。
(1)较暗\上
(2)①倒立、缩小的实像②30③放大镜
(3)亮度稍暗的完整的像
(4)凸透镜没有正对太阳光放置
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