32.2021年12月9日,學(xué)校組織全體學(xué)生實況觀看了“神舟十三號”宇航員翟志剛、王亞平、葉光富給同學(xué)們帶來的一堂太空科普課。幾名宇航員在做“水球光學(xué)實驗”時,先向水膜里注水形成一個水球,再向水球里注入一個大氣泡之后,小強同學(xué)透過水球看到了王亞平的一個較大的倒立的像和一個較小的正立的像,如圖甲、乙所示。非常神奇!這是為什么呢?“太空教師”王亞平要求感興趣的同學(xué)可以深入研究一下。課后小強和同樣感興趣的小富、小美、小高等同學(xué)組成研究小組共同開展了研究。
(1)研究最可靠的方法是做實驗。四名同學(xué)找來了若干器材,他們在一個圓球形的透明容器中注滿水,很快就再現(xiàn)了圖甲、乙中的兩個倒立的像。這個像與
(平面鏡/凸透鏡/凹透鏡)所成的像類似;乙圖中的倒立的像稍微大一些,是因為水球距離人臉部更
(近/遠(yuǎn))一些;
(2)接著他們向水球中注入氣泡,發(fā)現(xiàn)無論如何都不能使氣泡正好位于水球的中央,觀察水球中央較小的“正立像”的實驗無法繼續(xù).為什么呢?經(jīng)過討論,他們明白了其中的道理:球形容器里的水受
力作用,使得水不同深度的壓強不等,進(jìn)而水對氣泡產(chǎn)生了
力,所以氣泡不能位于水球的中央;
(3)“正立像”不能直接通過實驗檢驗,小強他們四人并不氣餒,又進(jìn)行了如下討論、操作和推理,請你加入他們的研究。
①由表及里。四名同學(xué)經(jīng)過討論確定:“正立像”是由于光的折射形成。以下是四個人陳述的分析推理,你認(rèn)為不妥的是
(填序號);
A.小強:光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播,而“正立像”比同一環(huán)境中的王亞平本人小,所以它不是光的直線傳播形成的現(xiàn)象
B.小富:來自王亞平身體的光在水球表面發(fā)生反射后將返回她本人那一側(cè),而拍攝者和王亞平位于水球的兩側(cè),所以“正立像”不是光的反射形成的現(xiàn)象
C.小美:物體在平面鏡中成正立等大的虛像,“正立像”比王亞平本人小,所以不是光的反射形成的現(xiàn)象
D.小高:拍攝者和王亞平位于水球的兩側(cè),來自王亞平身體的光將通過水球,所以“正立像”是光的折射形成的現(xiàn)象
②合情推測。四名同學(xué)找來幾副平光眼鏡、近視眼鏡、老花眼鏡,通過兩副平光眼鏡觀察近處的物體,發(fā)現(xiàn)看到的像幾乎沒有變化;通過兩副近視眼鏡觀察近處的物體,發(fā)現(xiàn)看到的像更小了;通過兩副老花眼鏡觀察近處的物體,發(fā)現(xiàn)看到的像更大了。因此他們推測:如果空間站里水球及氣泡的形狀與圖丙中的
(填序號)相似,觀察者就會看到圖甲、乙中央的“正立像”;(提示:觀察者視線在圖丙中通過水球、氣泡圓心的水平方向上)
③實證檢驗:對空間站里水球及氣泡形狀的推測究竟是否正確,小美、小高打算寫信向宇航員們咨詢,小強、小富則立志將來到空間站里實際做一下實驗。