实验班原创 探究凸透镜成像的规律 小武用凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验.
【实验准备设问】
(1)如图甲所示,将凸透镜太阳光,在透镜下方,平行地放上白纸,测出透镜与白纸间距$s$与对应的白纸被烤焦的时间$t$,绘出图像,如图乙所示,则可判断该透镜的焦距$f$为cm.

(2)调整器材高度时,应(填“点燃”或“不点燃”)蜡烛.
【实验操作设问】
(3)如图丙所示,将蜡烛移至45 cm刻度线处时,从凸透镜右侧通过凸透镜可以看到烛焰的(填“虚”或“实”)像;该实验现象可以说明(填写一种应用)的成像特点.

(4)小武在实验过程中不断移动蜡烛位置,观察到如图丁所示的①至⑥六种烛焰清晰的像,请按蜡烛到凸透镜距离由远到近将所得到的六种像进行排序,正确顺序为.

(5)实验中,蜡烛燃烧不断缩短,导致光屏上的像向(填“上”或“下”)移动;为了使每次成像都在光屏中央且便于测量物距和像距,合理且便捷的操作是调整(填“蜡烛”“透镜”或“光屏”)的高度.
【实验交流设问】
(6)小武在实验中还发现,当物距$u$等于焦距$f$时,在光屏一侧通过凸透镜仍然看到了烛焰正立放大像,对此你的解释是.
(7)当光屏上出现清晰的像时,小明不小心用手指尖遮挡住了凸透镜的一部分,这时光屏上(填“仍能”或“不能”)成烛焰完整的像.
(8) 图像分析 小玄实验小组更换相关器材后顺利完成实验,根据记录的实验数据得到了如图戊所示的图像,图像为凸透镜成像的像距$v$的倒数和物距$u$的倒数的对应关系,根据图戊信息可知该小组所用凸透镜的焦距为cm.

【实验创新设问】
(9)如图己所示,将蜡烛放在图示位置,光屏上恰好成清晰的像,若切除凸透镜中间的阴影部分,再将剩余部分靠拢在一起,则蜡烛能成个像.

(10)某次成缩小实像后,小玄仅将凸透镜换成另一个焦距更小的凸透镜,发现光屏上的像变模糊了,为使光屏上的像恢复清晰,可将光屏向凸透镜的方向移动;还可以保持透镜与光屏的位置不动,将蜡烛透镜.(填“靠近”或“远离”)

(1)将凸透镜正对着太阳光，由图乙可知，当透镜与白纸间距为12 cm时，白纸被烤焦的时间为4 min，所用的时间最短，说明太阳光经过凸透镜会聚后该点的温度最高，这个点就是凸透镜的焦点，则测出透镜与白纸间距即为焦距f=12 cm.(2)根据探究凸透镜成像规律实验的要求，必须让烛焰、凸透镜、光屏三者中心放在同一高度上，才能使烛焰的像始终成在光屏的中心；只有先将蜡烛点燃，才可以确定烛焰的中心，所以调整器材高度时，应点燃蜡烛.(3)蜡烛移到45 cm刻度线处，此时物距u=50 cm-45 cm=5 cm，此时物距小于一倍焦距，成正立、放大虚像，放大镜就是根据这个原理制成的.(4)凸透镜成实像时，物近像远像变大，且像是倒立的；凸透镜成虚像时，物近像近像变小，且像是正立的.此时可知，正确顺序为②①③⑤⑥④.(5)蜡烛不断燃烧，烛焰不断降低，因为过透镜光心的光线不改变方向，所以像的位置会向上移动.为了使每次成像都在光屏中央且便于测量物距和像距，合理且便捷的操作是调整蜡烛的高度，使三者中心的位置重新在同一高度.(6)当物距等于一倍焦距时不成像，当物距小于凸透镜一倍焦距时成正立、放大的虚像.实验中，发现在光屏一侧通过凸透镜能看到烛焰正立、放大的像，说明部分烛焰在凸透镜一倍焦距以内.(7)当光屏上出现清晰的像时，用手指尖遮挡住了凸透镜的一部分，则通过凸透镜的光变少，所以在光屏上成的像变暗，但凸透镜未被遮挡部分仍能会聚光线成烛焰完整的像.(8)由图戊可知，当$\frac{1}{u}=4\ \mathrm{m}^{-1}$时，$\frac{1}{v}=4\ \mathrm{m}^{-1}$，此时v=u=0.25 m，即像距等于物距，说明物体处于二倍焦距处，即2f=0.25 m，所以凸透镜的焦距为f=0.125 m=12.5 cm.(9)若切除凸透镜中间部分，剩余的上、下两部分透镜仍能会聚光线成像，将剩余部分靠拢在一起，上半部分透镜的光心下移，所成像会下移；下半部分透镜的光心上移，所成像会上移.所以，剩余部分靠拢在一起后，蜡烛能成2个像.(10)仅将凸透镜换成另一个焦距更小的凸透镜，凸透镜焦距越小，对光的会聚能力越强，会将光线提前会聚成像，使像成在光屏的前方.为使光屏上的像恢复清晰，可将光屏向靠近凸透镜的方向移动；若保持透镜与光屏的位置不动，根据凸透镜成实像时，物近像远像变大，应将蜡烛靠近透镜.