初中物理教研核心团队

[原题呈现]

例（2020·沈阳·第22题）安安和康康在老师指导下完成“探究凸透镜成像的规律”的实验，实验所用凸透镜的焦距为f=10 cm。他们把凸透镜固定在光具座上50 cm处，调节蜡烛的烛焰与凸透镜和光屏的中心在同一高度。

（1）如图1甲所示，若此时他们想在实验中能用光屏承接到烛焰的实像，光屏应在______（选填“50～60 cm”、“60～70 cm”或“70～100 cm”）范围内移动。

（2）他们保持凸透镜位置不变，把蜡烛放在30 cm刻度线处，调整光屏到透镜的距离，则会在光屏上看到烛焰______（选填“放大”、“缩小”或“等大”）、倒立的像。

（3）他们想模拟投影仪的成像原理，康康应在步骤（2）的基础上将蜡烛向________（选填“靠近”或“远离”）凸透镜的方向移动，同时调节光屏的位置，使烛焰在光屏上成清晰的像。

（4）他们保持凸透镜的位置不变，同时取下光屏，直接用眼睛观察凸透镜成像的各种情况。康康移动蜡烛使它从零刻度线处逐渐靠近凸透镜，同时安安从透镜的右侧透过透镜观察烛焰的像，如图1乙是安安整理并记录看到的像的情况，根据你所学的知识，判断最先看到的像的编号是______（选填代表像编号的数字）。

（5）请在图1丙中完成从烛焰发出的一束光通过透镜的光路。

[考点分析]

“探究凸透镜成像的规律”是中考典型光学实验，此题考查了实验过程中光屏的摆放——凸透镜成倒立缩小实像时，光屏怎样移动可以承接到清晰的像;在实验过程中判断物距等于2倍焦距的成像特点;投影仪的成像原理;不用光屏直接观察蜡烛移动过程中像的变化情况;光学作图。本题既考查了实验技能，又考查了实验过程和方法。

[试题解析]

（1）由图知蜡烛到透镜距离为40 cm > 2f，此时像距范围为f < v < 2f，因此光屏在60～70 cm范围内移动可以承接到清晰的像;（2）把蜡烛放在30 cm刻度线处，此时物距等于2倍焦距，应成等大实像;（3）依据投影仪的成像原理为f < u < 2f确定蜡烛移动方向;（4）不用光屏直接观察蜡烛移动过程中的像依次为12453;（5）过焦点的光经凸透镜将平行于主光轴射出。

答案：（1）60～70cm （2）等大（3）靠近 （4）1 （5）如图2

[方法归纳]

初中阶段常考的光学探究实验共三个，分别是：探究光的反射定律（以下简称实验1）;探究平面镜成像规律（以下简称实验2）;探究凸透镜成像规律（以下简称实验3）。这三个实验都涉及与作图题的结合，实验1可以利用反射定律作图;实验2可以利用平面镜成像规律作图，也可以同时利用反射定律、成像规律、像的成因作图;实验3可以利用凸透镜对光的作用（过光心的光传播方向不变，平行于主光轴的光过焦点）作图，也可以同时利用凸透镜对光的作用、成像规律、像的成因作图。需要在情境中读懂已知条件选取合适的方法。另外，这三个实验的作图都可以利用光路可逆的原理。

[拓展训练]

在“探究光的反射规律”的实验中，将平面镜放在水平桌面上，再把一个可以沿ON向前、向后折的纸板垂直放置在平面镜上。

（1）实验时让光贴着纸板入射是为了_______。

（2）如图3甲所示，让一束光贴着纸板沿EO射到O点，当纸板的左、右部分在同一平面内时，会在纸板的右半部分看到反射光线沿着OF方向射出;若將纸板的右半部分沿着ON向后折去，如图3乙所示，此时在纸板的右半部分_______（选填“能”或“不能”）看到反射光线，这说明_______。

（3）为了得到反射角与入射角大小关系的普遍规律，正确的做法是_______。

（4）如图3丙所示是某次实验时的入射光，请根据本实验所得规律在图中画出反射光线并标出反射角大小。

参考答案：1. （1）显示光路 （2）不能 反射光线与入射光线、法线在同一平面内 （3）改变入射角大小，多次重复前面的实验步骤 （4）如图4