《2026年易点通基础提分物理山西专版》

实验3 探究凸透镜成像的规律
一、问题(发现问题+提出问题+猜想假设)
如图甲所示为2024年吉祥物“龙辰辰”，小梦通过凸透镜观察“龙辰辰”，当凸透镜从近处逐渐远离“龙辰辰”时，看到“龙辰辰”像的情况如图乙、丙、丁所示。

(1)根据这个现象，我们可以提出一个可以探究的物理问题：________？
二、证据(设计实验+进行实验+收集证据)
小梦学习小组利用光具座、凸透镜、蜡烛、光屏和火柴等实验器材“探究凸透镜成像的规律”。
(2)为了便于观察实验现象，实验环境应该较暗(选填“较亮”或“较暗”)一些。
(3)①如图甲所示，小梦将一束与主光轴平行的光射向凸透镜，把光屏置于另一侧，改变光屏与凸透镜间的距离，直到光屏上出现一个最小、最亮的光斑，说明凸透镜对光线具有会聚作用，该凸透镜的焦距是11.0cm。

②某次实验时，小宇把蜡烛放在距离凸透镜30cm处时，通过调节光屏，成了倒立、等大的实像，则该凸透镜的焦距为15cm。
③某次实验成清晰像时，小华测得物距$u = 40cm$，像距$v = 40cm$，则该凸透镜的焦距为20cm。
④某次实验时，小亮根据所测的实验数据画出了如图乙所示的$u - v$坐标图像，则该凸透镜的焦距为10cm。
(4)实验前应将蜡烛、凸透镜、光屏依次放到光具座上，然后调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心大致在同一高度，其目的是使烛焰所成的像成在光屏中心位置 (或中央)。
(5)①图丙是小梦某次实验成清晰像时的情景(像未画出)，烛焰在光屏上呈的是倒立、缩小的实像，生活中的照相机(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是利用这一成像规律工作的；
②在图丙的实验中成清晰实像后，若将蜡烛与光屏互换位置，烛焰在光屏上能呈现倒立、放大的实像，生活中的投影仪(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是利用这一成像规律工作的，支持你观点的依据是在光的折射现象中，光路可逆；
③若保持蜡烛和光屏不动，只把凸透镜向左移动合适的距离，在光屏上能成________、________的________像。
(6)若在丙图中保持凸透镜位置不动，把蜡烛移到5cm刻度处，则应向________(选填“左”或“右”)适当移动光屏才能在光屏上再次得到清晰的像，且像的大小会________(选填“变大”或“变小”)。
(7)若小梦将蜡烛移至图丙中距凸透镜8cm处，此时不能(选填“能”或“不能”)在光屏上看到像。为了观察此时成像特点，接下来的操作是拿去光屏，眼睛在光屏一侧透过凸透镜观察，看到的是正立、放大的虚像，生活中的放大镜(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是利用这一成像规律工作的。小梦想让看到的像再大一些，应该把蜡烛适当远离凸透镜。
(8)①在图丙的基础上，保持蜡烛和凸透镜位置不变，小梦将一只眼镜片放在蜡烛与凸透镜之间的某一位置时，发现光屏上原来清晰的像变得模糊，将光屏向远离凸透镜方向移动到某一位置时，光屏上又出现烛焰清晰的像，则所加的镜片为凹透镜(选填“凸透镜”或“凹透镜”)，由此可知该眼镜片可用来矫正近视(选填“近视”或“远视”)眼。
②若在凸透镜与蜡烛间贴近凸透镜的地方加上一个“老花镜”，光屏上原来清晰的像变模糊了，若想得到清晰的像，应将光屏适当靠近(选填“远离”或“靠近”)凸透镜。
(9)实验进行一段时间后，蜡烛燃烧变短，像会出现在光屏中心的________(选填“上”或“下”)方。要使像成在光屏的中心，有以下三种调节方法：
①________；
②________；
③________。
三、解释(处理信息+分析论证+得出结论)
(10)另一个班的同学用上面的光具座探究凸透镜成像规律时，观察并记录了下表中的现象：

①请你在表中空格内填写相应内容。
②在实验1的基础上，当烛焰从远处靠近凸透镜时，仍要在光屏上得到清晰的像，应将光屏适当远离(选填“靠近”或“远离”)凸透镜。
③从第1、2、3次实验可以看出，当成实像时，物体到凸透镜的距离越短，光屏上的像越大。
④同一个凸透镜，成实像时，像距$v$随物距$u$的增大而减小。
(11)若将蜡烛放在距上述凸透镜15cm的左侧，移动光屏，在凸透镜________侧的光屏上可以看到________、的________像。若将蜡烛稍微远离凸透镜，像会________(选填“靠近”或“远离”)凸透镜，像将________(选填“变大”或“变小”)。
(12)在图乙实验中，小梦用遮光板挡住凸透镜的一半，发现在光屏上能(选填“能”或“不能”)形成烛焰完整的像，与原像相比所成的像会变暗(选填“变暗”或“变亮”)。
(13)小梦小组接着选取了不同焦距的凸透镜重复进行实验，也得到了相同的结论。小梦小组选用不同焦距的凸透镜进行实验的目的是使实验结论具有普遍性。在图丙实验中，小梦只将凸透镜换为焦距较小的另一个凸透镜，为了在光屏上得到清晰的像，光屏应向左(选填“左”或“右”)侧移动，清晰的像将变小。
(14)若点燃蜡烛后，无论怎样移动光屏都不能在光屏上得到像，可能的原因是①烛焰、凸透镜和光屏三者的中心不在同一高度；②烛焰放在了凸透镜的焦点上；③烛焰放在了凸透镜的一倍焦距以内。(本题为开放题，任意选答一个即可)。(答出一个原因即可)
(15)实验时，相对于光具座的长度，凸透镜的焦距不宜过大，原因是________。(答一个即可)
(16)对于焦距相同的凸透镜，一个物距应该对应唯一的像距，但从各组汇报数据中发现，物距均为30cm时，有三个小组所测像距分别为17cm、18cm、19cm，若他们的数据差别不是因为长度测量误差导致的，出现这种情况的原因可能是光屏上没有形成清晰的像就进行了像距测量。
四、交流(准确表达+全面评估+改进建议)
(17)同组的小亮认为：凸透镜成实像时，不但像与物是上下颠倒的，而且左右也是相反的。请你设计一种简单的实验方法帮助小亮验证他的观点：将蜡烛换成“F”形的LED光源进行实验，观察其所成的像是否左右相反(或用嘴轻轻地吹烛焰使其左右摆动，然后观察光屏上烛焰像的变化情况；或物体在烛焰前挡住左侧或右侧一部分火焰，然后观察光屏上烛焰像的变化情况；或将两个蜡烛并排放置且烛焰高度不同，然后观察光屏上两个烛焰像的情况)(合理即可)。。
(18)(多选)在探究凸透镜成像规律时，小明用9个红色的发光二极管按“F”字样镶嵌排列在白色方格板上替代蜡烛作为光源，又用同样的白色方格板做成光屏，实验装置如图所示。同学们对小明使用的实验装置进行如下评价，其中合理的是()

A. 与烛焰相比，实验使用的光源不会晃动，光屏上所成的像比较稳定
B. 光源镶嵌在白色方格板上，用同样的白色方格板做光屏，便于比较像与物的大小
C. 零刻度线刻在光具座标尺的中央，可直接读出物距和像距
D. 若凸透镜的焦距未知，则利用此实验装置不能测量凸透镜的焦距

答案： 实验3探究凸透镜成像的规律
(1)凸透镜成像的性质与物距有什么关系？
(2)较暗
(3)①最小、最亮；会聚；11.0 ②15；③20；④10
(4)同一高度；使烛焰所成的像成在光屏中心位置 (或中央)
(5)①缩小；照相机②放大；投影仪；在光的折射现象中，光路可逆③倒立、放大、实
(6)左；变小
(7)不能；拿去光屏，眼睛在光屏一侧透过凸透镜观察；正；放大；虚；放大镜；远离
(8)①凹透镜；近视；②靠近
(9)上；①将蜡烛适当向上移动；②将凸透镜适当向下移动；③将光屏适当向上移动
(10)①倒立、缩小的实像；倒立、放大的实像；②远离；③大；④减小
(11)右；倒立；放大；实；靠近；变小
(12)能；变暗
(13)使实验结论具有普遍性；左；小
(14)①烛焰、凸透镜和光屏三者的中心不在同一高度；②烛焰放在了凸透镜的焦点上；③烛焰放在了凸透镜的一倍焦距以内。(本题为开放题，任意选答一个即可)
(15)如果凸透镜的焦距较大，当物体从远处靠近凸透镜的一倍焦距时，像距很大，清晰像的位置超出了光具座的终端，所以光屏上还是得不到清晰的像
(16)光屏上没有形成清晰的像就进行了像距测量
(17)将蜡烛换成“F”形的LED光源进行实验，观察其所成的像是否左右相反(或用嘴轻轻地吹烛焰使其左右摆动，然后观察光屏上烛焰像的变化情况；或物体在烛焰前挡住左侧或右侧一部分火焰，然后观察光屏上烛焰像的变化情况；或将两个蜡烛并排放置且烛焰高度不同，然后观察光屏上两个烛焰像的情况)(合理即可)。
(18)ABC