Question

（1）在圖甲中畫出物體A所受重力的示意圖和拉力F所對應的力臂l．
（2）根據圖乙中的入射光線作出相應的折射光線．
（3）將一平面鏡斜放在裝有水的水槽中，有一束光線垂直射向水面，如圖丙所示，請畫出這束光線在水中行進最后射出水面的光路圖．

Answer 1

解：（1）過A的球心作豎直向下的力；過O點作垂直于F作用線的垂線段．如下圖所示：
（2）入射光線平行于主光軸，則經凸透鏡折射后過焦點；入射光線過焦點，則過焦點的光線經凸透鏡折射后平行主光軸射出．如下圖所示：
（4）①先畫出光線垂直射入水中，此時光線方向不變．
②接著畫光在平面鏡上的反射：先畫法線，然后反射光線和入射光線分居法線的兩側，反射角等于入射角．
③最后畫光從水中射入空氣中：先畫法線，然后入射光線和折射光線分居法線的兩側，且折射角大于入射角．
如下圖所示：

分析：（1）重力的方向是豎直向下，作用點在重心；力臂是支點到力的作用線的距離．
（2）先確定所給的入射光線的特點，然后根據凸透鏡的光學特點作圖．
（3）光線垂直射向水面，此時光線的方向是不變的；光在水中射到平面鏡上被反射，反射要遵循反射定律，入射光線和反射光線分居法線的兩側，反射角等于入射角；被鏡面反射的光從水中射向空氣，此時水中入射光線與法線的夾角為入射角，空氣中折射光線與法線的夾角為折射角，入射光線和折射光線分居法線的兩側，且折射角大于入射角．
點評：（1）知道重力的方向總是豎直向下的，會用示意圖表示力，會根據力臂的畫法作出相應的力和力臂．
（2）凸透鏡三條特殊光線的作圖：①通過焦點的光線經凸透鏡折射后將平行于主光軸．②平行于主光軸的光線經凸透鏡折射后將過焦點．③過光心的光線經凸透鏡折射后傳播方向不改變．
（3）考查了光的折射規律和光的反射定律．注意當光垂直入射到另一種介質中時，傳播方向不變，即折射角和入射角都是0°．