Question

【題目】按要求完成下列作圖

（1）如圖1，在豎直懸掛的帶有磁性的黑板上，吸著一個重4N的小鐵塊，小鐵塊靜止不動，如磁性黑板和鐵塊之間的吸引力是10N，請畫出鐵塊在豎直方向上所受力的示意圖；
（2）在圖2中，畫出在斜面上靜止的物體A對斜面壓力的示意圖；
（3）如圖3所示，一凸透鏡放置于水中其主光軸與水面重合，現有一束平行于水面的入射光線通過凸透鏡后折射入水中，請畫出完整的光路；
（4）如圖4，用軟繩懸掛的杠桿，請畫出重物G所受重力示意圖，并在A點畫出能使杠桿在圖示位置平衡的最小拉力的示意圖．

Answer 1

【答案】
（1）解：小鐵塊物體靜止，則受平衡力，豎直方向上所受力為：豎直向下的重力G和豎直向上的摩擦力f，大小相等，方向相反，且作用在同一直線上，如圖所示：

（2）解：在斜面上選取物體與接觸面的中點為壓力的作用點，過壓力作用點畫垂直于斜面、帶箭頭的線段即為壓力示意圖，如圖所示：

（3）解：平行于主光軸的入射光線經過凸透鏡折射后，折射光線過焦點，由此可以確定對應的入射光線；

過入射點（焦點）垂直界面作出法線，根據折射角小于入射角，在水中法線的另一側作出折射光線，如圖所示：

（4）解：過重物G的重心，沿豎直向下的方向畫一條有向線段，用G表示，即為其所受重力示意圖；

右端物體的重力不變，即阻力不變，且阻力臂不變，故要想使A點的動力最小，也就是動力臂最大，即以支點O點到A的長度為力臂時動力臂最大，故過A點作垂直于OA的斜向下的作用力（即最小拉力）．如圖所示：

【解析】（1）首先對小鐵塊進行受力分析，小鐵塊靜止不動，是平衡狀態，豎直方向上受到的重力G與摩擦力F是一對平衡力，大小相等，方向相反，作用在同一直線上，作用點都在重心，重力的方向是豎直向下，摩擦力的方向是豎直向上．水平方向上受磁力和支持力的作用；（2）先確定壓力的作用點，即壓力是接觸面受到的力，因此作用點在斜面上，然后根據壓力與接觸面垂直的關系確定壓力的方向；
物體位于斜面上，壓力與重力的大小、方向、作用點均不相同．（3）根據入射光線的特點，根據凸透鏡的三條特殊關系畫出對應的折射光線．
折射與入射的關系：折射光線、入射光線、法線在同一個平面內，折射光線與入射光線分居法線兩側，光由空氣斜射入水中時，折射光線向法線偏折，折射角小于入射角．（4）根據重力的方向是豎直向下的，過重心做豎直向下的力即可．根據杠桿的平衡條件，力臂越長，作用力越小的思路，先確定最長的力臂，然后根據力與力臂垂直的關系確定杠桿的最小作用力．
【考點精析】根據題目的已知條件，利用力的示意圖和杠桿中最小力的問題的相關知識可以得到問題的答案，需要掌握用一根帶箭頭的線段把力的三要素都表示出來的方法，叫力的圖示法．（力的示意圖只表示出力的方向和作用點）；判斷是省力杠桿還是費力杠桿，先確定動力臂和阻力臂，再比較動力臂和阻力臂的大小．動力臂大，動力就小．為省力杠桿．反之，為費力杠桿．