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小金和小玲在学习了凸透镜成像的知识后,进一步探究凸透镜成实像时像距的变化规律,她们分别在光具座上进行实验.每次实验时,她们先固定发光物体与光屏的距离,再通过移动凸透镜

题目详情
小金和小玲在学习了凸透镜成像的知识后,进一步探究凸透镜成实像时像距的变化规律,她们分别在光具座上进行实验.每次实验时,她们先固定发光物体与光屏的距离,再通过移动凸透镜的位置,使光屏上得到清晰的像,表一、表二分别记录了她们通过实验获得的部分数据.
表一:小金的实验数据(焦距:12cm)

物屏距离(cm) 物距
(cm)
像距
(cm)
像距和物距的差值(cm)
1 64 16 48 32
2 52 19 33 14
3 49 22 27 5
4 50 30 20 -10
表二:小玲的实验数据(焦距:15cm)

物屏距离(cm) 物距
(cm)
像距
(cm)
像距和物距的差值(cm)
5 90 19 71 52
6 69 22 47 25
7 61 28 33 5
8 62 35 27 -8
(1)分析比较表一(或表二)中像距随物距的变化关系可初步得出:同一凸透镜成实像时,______.
(2)分析比较序号______中的数据可初步得出:不同凸透镜成实像且物距相同时,凸透镜的焦距越大,像距也越大.
(3)进一步综合分析比较序号1、2、3(或4、5、6)中“像距和物距的差值”随“物屏距离”的变化关系可初步得出:同一凸透镜成实像时,______.
(4)根据(3)的初步结论,并基于序号4和8中“像距和物距的差值”变为负值的事实,可以做出如下推理:凸透镜成实像时,物屏距离存在一个最小值,此时______.
表三:实验设计
实验
序号
焦距
(cm)
物屏距离
(cm)
物距
(cm)
像距
(cm)
9 ______ ______ / /
10 ______     ______     / /
两位同学猜想这一“最小值”可能与凸透镜的焦距存在某种关系,为了验证猜想,她们决定用上述实验器材继续探究.请在表三的第二、第三列中填入她们拟进行实验的数据,以达到研究目的.
▼优质解答
答案和解析
(1)分析比较表一(或表二)中像距随物距的变化关系可初步得出:同一凸透镜成实像时,物距变大,像距变小;或物距变小,像距变大;
(2)想得出:不同凸透镜成实像且物距相同时,凸透镜的焦距越大,像距也越大的结论,即找出不同焦距但相同物距的实验步骤,对比分析即可,即可以选作2与5(或3与6);
(3)分析1、2、3(或4、5、6)中“像距和物距的差值”随“物屏距离”的变化关系可以看出,物屏距离越小,像距与物距的差值越小;
(4)据数据特点可知,凸透镜成实像时,随着物距增大,像距和物距的差值越来越小,所以可以推力出,当物距为某个数值时,像距和物距的差值可能为零;
同时据凸透镜的成像规律可知,若u=2f时,v=2f,即此时像距和物距的差值为零,故所填的数据为:
对于焦距为12cm的凸透镜,应选择物距为24cm,即此时物屏之间的距离,即物像间的距离是d=2×24cm=48cm;
对于焦距为15cm的凸透镜,应选择物距为30cm,即此时物屏之间的距离,即物像间的距离是d=2×30cm=60cm;
如下表:
表三:实验设计
实验
序号
焦距
(cm)
物屏距离
(cm)
物距
(cm)
像距
(cm)
9 12 48 / /
10 15     60     / /
故答案为:(1)物距越大,像距越小;(2)2、5(3、6);(3)物屏距离越小,像距与物距的差值越小;(4)像距与物距的差值为0;图表见上面的解析.
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