Question

（1）“远征号”潜水艇在东海执行完任务后返回到长江某基地，请在下图甲中画出潜水艇加速上浮过程中所受重力和浮力的示意图．
（2）如图乙所示的弯曲杠杆，OA=OC=CB，在A端吊一重物G，请在图乙上画出使杠杆保持平衡的最小力及力臂．
（3）下图丙给出物体AB及像A′B′的位置，请在图丙中画出凸透镜及其焦点F的大致位置．

Answer 1

分析：（1）潜水艇受重力与浮力，由题意可知潜水艇为加速上升过程则浮力应大于重力．
（2）根据杠杆平衡的条件，F₁×L₁=F₂×L₂，在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下，要使所用的动力最小，必须使动力臂最长．而在通常情况下，连接杠杆的支点和动力作用点这两点所得到的线段最长，据此可解决此题．
（3）要解决此题，需要掌握凸透镜成像的原因．知道像点是由发光点通过凸透镜会聚而形成的．
还要知道过光心的光线，传播方向不变．平行于主光轴的光线会聚于焦点．同时要知道光路是可逆的．

解答：解：（1）重力和浮力的作用点都在潜水艇上，故作用点要画在潜水艇上；重力竖直向下，浮力竖直向上；并且浮力应大于重力．
答案如图：

（2）连接OB就是最长的动力臂，根据杠杆平衡的条件，要使杠杆平衡动力方向向上，据此可画出最小的动力，如图所示：

（3）连接AA′与主光轴相交于一点O，则O为凸透镜的光心，从而确定凸透镜的位置．
由A做平行于主光轴的光线，则通过凸透镜的会聚后过焦点而会聚在A′点．则折射光线与主光轴的交点F为焦点的位置．
由于光路是可逆的，所以由A′点射向凸透镜的光线过焦点并会聚于点A．

点评：要做出杠杆中的最小动力，可以按照以下几个步骤进行
①确定杠杆中的支点和动力作用点的位置
②连接支点与动力作用点，得到最长的线段
③经过动力作用点做出与该线段垂直的直线
④根据杠杆平衡原理，确定出使杠杆平衡的动力方向．