Question

（1）在图甲中画出物体A所受重力的示意图和拉力F所对应的力臂l．
（2）根据图乙中的入射光线作出相应的折射光线．
（3）将一平面镜斜放在装有水的水槽中，有一束光线垂直射向水面，如图丙所示，请画出这束光线在水中行进最后射出水面的光路图．

Answer 1

分析：（1）重力的方向是竖直向下，作用点在重心；力臂是支点到力的作用线的距离．
（2）先确定所给的入射光线的特点，然后根据凸透镜的光学特点作图．
（3）光线垂直射向水面，此时光线的方向是不变的；光在水中射到平面镜上被反射，反射要遵循反射定律，入射光线和反射光线分居法线的两侧，反射角等于入射角；被镜面反射的光从水中射向空气，此时水中入射光线与法线的夹角为入射角，空气中折射光线与法线的夹角为折射角，入射光线和折射光线分居法线的两侧，且折射角大于入射角．

解答：解：（1）过A的球心作竖直向下的力；过O点作垂直于F作用线的垂线段．如下图所示：
（2）入射光线平行于主光轴，则经凸透镜折射后过焦点；入射光线过焦点，则过焦点的光线经凸透镜折射后平行主光轴射出．如下图所示：
（4）①先画出光线垂直射入水中，此时光线方向不变．
②接着画光在平面镜上的反射：先画法线，然后反射光线和入射光线分居法线的两侧，反射角等于入射角．
③最后画光从水中射入空气中：先画法线，然后入射光线和折射光线分居法线的两侧，且折射角大于入射角．
如下图所示：

点评：（1）知道重力的方向总是竖直向下的，会用示意图表示力，会根据力臂的画法作出相应的力和力臂．
（2）凸透镜三条特殊光线的作图：①通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴．②平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点．③过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变．
（3）考查了光的折射规律和光的反射定律．注意当光垂直入射到另一种介质中时，传播方向不变，即折射角和入射角都是0°．