Question

19．
按要求完成下列作图
（1）如图1，在竖直悬挂的带有磁性的黑板上，吸着一个重4N的小铁块，小铁块静止不动，如磁性黑板和铁块之间的吸引力是10N，请画出铁块在竖直方向上所受力的示意图；
（2）在图2中，画出在斜面上静止的物体A对斜面压力的示意图；
（3）如图3所示，一凸透镜放置于水中其主光轴与水面重合，现有一束平行于水面的入射光线通过凸透镜后折射入水中，请画出完整的光路；
（4）如图4，用软绳悬挂的杠杆，请画出重物G所受重力示意图，并在A点画出能使杠杆在图示位置平衡的最小拉力的示意图．

Answer 1

分析 （1）首先对小铁块进行受力分析，小铁块静止不动，是平衡状态，竖直方向上受到的重力G与摩擦力F是一对平衡力，大小相等，方向相反，作用在同一直线上，作用点都在重心，重力的方向是竖直向下，摩擦力的方向是竖直向上．水平方向上受磁力和支持力的作用；
（2）先确定压力的作用点，即压力是接触面受到的力，因此作用点在斜面上，然后根据压力与接触面垂直的关系确定压力的方向；
物体位于斜面上，压力与重力的大小、方向、作用点均不相同．
（3）根据入射光线的特点，根据凸透镜的三条特殊关系画出对应的折射光线．
折射与入射的关系：折射光线、入射光线、法线在同一个平面内，折射光线与入射光线分居法线两侧，光由空气斜射入水中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角．
（4）根据重力的方向是竖直向下的，过重心做竖直向下的力即可．根据杠杆的平衡条件，力臂越长，作用力越小的思路，先确定最长的力臂，然后根据力与力臂垂直的关系确定杠杆的最小作用力．

解答 解：（1）小铁块物体静止，则受平衡力，竖直方向上所受力为：竖直向下的重力G和竖直向上的摩擦力f，大小相等，方向相反，且作用在同一直线上，如图所示：

（2）在斜面上选取物体与接触面的中点为压力的作用点，过压力作用点画垂直于斜面、带箭头的线段即为压力示意图，如图所示：

（3）平行于主光轴的入射光线经过凸透镜折射后，折射光线过焦点，由此可以确定对应的入射光线；
过入射点（焦点）垂直界面作出法线，根据折射角小于入射角，在水中法线的另一侧作出折射光线，如图所示：

（4）过重物G的重心，沿竖直向下的方向画一条有向线段，用G表示，即为其所受重力示意图；
右端物体的重力不变，即阻力不变，且阻力臂不变，故要想使A点的动力最小，也就是动力臂最大，即以支点O点到A的长度为力臂时动力臂最大，故过A点作垂直于OA的斜向下的作用力（即最小拉力）．如图所示：

点评 （1）考查了物体受力平衡的判断和力的示意图的画法．注意重力和支持力的长短要相同，且不要画水平方向上的力．
（2）本题的关键是知道压力的作用点在接触面上，以及压力的方向是垂直于接触面，且指向被压物体的．
（3）关于凸透镜，有三条特殊的入射光线：①平行于主光轴；②过焦点；③过光心的．每条特殊的入射光线对应的折射光线都有自己的特点，注意区分．
（4）本题考查重力示意图的画法、杠杆中最小力的作图，画杠杆中最小作用力的关键是找出最长的力臂，一般以支点到动力作用点的距离作为动力臂最长．