Question

小張同學在學習了“凸透鏡成像規律”以后，又繼續“研究像高與哪些因素有關”．于是他在實驗室選用焦距為5厘米、10厘米、15厘米的凸透鏡，高度為4厘米、6厘米、8厘米的發光物體及相應的實驗器材進行正確實驗，將收集到有關數據記錄在表一、表二中．

表一  f=10厘米     物高8厘米
實驗序號	物距u（厘米）	像距v（厘米）	像高（厘米）
1	50	12.5	2
2	30	15	4
3	18	22.5	10
4	16	26.7	13.3
5	15	30	16

表二   f=10厘米     物高6厘米
實驗序號	物距u（厘米）	像距v（厘米）	像高（厘米）
6	30	15.0	3.0
7	25	16.7	4.0
8	18	22.5	7.5
9	15	30.0	12.0
10	6

①分析比較表一或表二中的物距u與像高的變化關系，可得出的初步結論是：物體在同一凸透鏡中成實像時，    ．
②分析比較實驗序號    中的物距、物高和像高的數據及相關條件，可得出的初步結論是：物體在同一凸透鏡中成實像時，物距相同，物體越高，像就越高．
小張在表二中尚有部分數據沒有填寫，若有可能請你幫他填寫完整；若不能，請寫出不能填寫的理由．   
為了結論更具有普遍性，小張認為還需進一步進行實驗，請在表三中填入擬進行實驗的數據，以完成他的研究目的．

表三   f=    厘米     物高    厘米
實驗序號	物距u（厘米）	像距v（厘米）	像高（厘米）
11		/	/
12		/	/
13		/	/

Answer 1

【答案】分析：（1）分析比較表一或表二中的物距u與像高的變化關系，可以得出結論；
（2）要研究像高和物高的關系，必須控制物距相同，從表中找出物距相同，而物高不同的實驗數據；
物體放在一倍焦距以內時，成的是正立放大的虛像，無法測量像距和像高；
為了結論更具有普遍性，他應保持像高不變，更換焦距不同的凸透鏡再做一次實驗．
解答：解：（1）使用同一凸透鏡時，焦距不變，分析表一中數據可以看出，隨著物距的增大，像高越來越大；
（2）要研究像高和物高的關系，必須控制物距相同，從表中找出物距相同，而物高不同的實驗數據，符合條件的實驗是：2與6（或3與8或5與9）；
表二中第10次實驗中，物體放在6cm處，在凸透鏡的一倍焦距以內，此時成的是虛像，在光屏上找不到像，所以無法測量像距和像高；
為了結論更具有普遍性，他應保持像高不變，更換焦距不同的凸透鏡再做一次實驗，控制物距、物高和表一中數據相同．
答案見下表：

表三   f=15厘米     物高 8厘米
實驗序號	物距u（厘米）	像距v（厘米）	像高（厘米）
11	50	/	/
12	30	/	/
13	18	/	/

故答案為：①像高隨著物距的減小而增大；②2與6（或3與8或5與9）；物距小于一倍焦距，成虛像不成實像；答案見下表．
點評：此題主要考查的是學生對“凸透鏡成像規律”的研究，考查從實驗數據中總結物理規律的能力，以及設計實驗的能力，有一定難度，注意控制變量法的應用．