Question

12．（1）如圖1是光源S發(fā)出的光經(jīng)透鏡折射后，其中的兩條折射光線，試用作圖的方法．確定點(diǎn)光源S及像點(diǎn)S′的位置，并完成光路．
（2）如圖2所示，在斜面上靜置一個(gè)燒杯，一個(gè)小球懸浮在杯內(nèi)的水中，請(qǐng)?jiān)趫D上畫出小球受力的示意圖．
（3）如圖3所示，用一根硬棒撬起一個(gè)石塊，棒的上端A是動(dòng)力的作用點(diǎn)，若用最小的力撬動(dòng)石塊，請(qǐng)標(biāo)出此時(shí)杠桿的支點(diǎn)O并畫出最小動(dòng)力F及動(dòng)力臂L．

Answer 1

分析 （1）一條折射光線平行于主光軸，則入射光線是過焦點(diǎn)的，另一條折射光線過焦點(diǎn)，則入射光線平行于主光軸．兩條折射光線的交點(diǎn)為像點(diǎn)S′，入射光線的交點(diǎn)為光源．
（2）分析出小球所受的兩個(gè)力：重力和浮力．這兩個(gè)力是一對(duì)平衡力，將兩個(gè)力的大小、方向、作用點(diǎn)表示在圖上，在畫時(shí)，注意兩個(gè)力的長度是相等的．
（3）支點(diǎn)是杠桿繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的固定點(diǎn)，動(dòng)力向下作用時(shí)，杠桿應(yīng)繞小石塊尖端轉(zhuǎn)動(dòng)；動(dòng)力向上作用時(shí)，杠桿應(yīng)繞著杠桿與地面接觸的點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)；
根據(jù)杠桿平衡條件：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂，在阻力×阻力臂一定的情況下，動(dòng)力臂越大，動(dòng)力將越�。�

解答 解：（1）折射光線平行于主光軸，則入射光線是過焦點(diǎn)，折射光線過焦點(diǎn)，則入射光線平行于主光軸，兩條折射光線的交點(diǎn)為像點(diǎn)S′，入射光線的交點(diǎn)為光源S．如下圖所示：

（2）重力方向豎直向下，浮力方向豎直向上，兩力大小相等，作用點(diǎn)可都畫在重心的位置，如圖所示：

（3）由圖示可知，當(dāng)杠桿與地面的接觸點(diǎn)為支點(diǎn)O時(shí)，作用在A點(diǎn)的動(dòng)力力臂最大，所以此時(shí)動(dòng)力最小，力垂直于杠桿向上，過支點(diǎn)O作最小力的作用線的垂線即為力臂L，如圖所示．

點(diǎn)評(píng) （1）本題考查了凸透鏡對(duì)特殊光線的折射作用確定發(fā)光點(diǎn)的像點(diǎn)的．發(fā)光點(diǎn)經(jīng)過凸透鏡折射后，將會(huì)聚于像點(diǎn)．
（2）此題考查了一對(duì)平衡力的示意圖的畫法，對(duì)于平衡力的示意圖，特別注意線段的長度要相等．
（3）本題考查杠桿平衡條件的應(yīng)用，在力與力臂乘積一定的情況下，若支點(diǎn)與力的作用點(diǎn)成為力臂，此時(shí)的力臂最大，使用杠桿最省力．