Question

（1）“遠征號”潛水艇在東海執(zhí)行完任務后返回到長江某基地，請在下圖甲中畫出潛水艇加速上浮過程中所受重力和浮力的示意圖．
（2）如圖乙所示的彎曲杠桿，OA=OC=CB，在A端吊一重物G，請在圖乙上畫出使杠桿保持平衡的最小力及力臂．
（3）下圖丙給出物體AB及像A′B′的位置，請在圖丙中畫出凸透鏡及其焦點F的大致位置．

Answer 1

分析：（1）潛水艇受重力與浮力，由題意可知潛水艇為加速上升過程則浮力應大于重力．
（2）根據(jù)杠桿平衡的條件，F(xiàn)₁×L₁=F₂×L₂，在杠桿中的阻力、阻力臂一定的情況下，要使所用的動力最小，必須使動力臂最長．而在通常情況下，連接杠桿的支點和動力作用點這兩點所得到的線段最長，據(jù)此可解決此題．
（3）要解決此題，需要掌握凸透鏡成像的原因．知道像點是由發(fā)光點通過凸透鏡會聚而形成的．
還要知道過光心的光線，傳播方向不變．平行于主光軸的光線會聚于焦點．同時要知道光路是可逆的．

解答：解：（1）重力和浮力的作用點都在潛水艇上，故作用點要畫在潛水艇上；重力豎直向下，浮力豎直向上；并且浮力應大于重力．
答案如圖：

（2）連接OB就是最長的動力臂，根據(jù)杠桿平衡的條件，要使杠桿平衡動力方向向上，據(jù)此可畫出最小的動力，如圖所示：

（3）連接AA′與主光軸相交于一點O，則O為凸透鏡的光心，從而確定凸透鏡的位置．
由A做平行于主光軸的光線，則通過凸透鏡的會聚后過焦點而會聚在A′點．則折射光線與主光軸的交點F為焦點的位置．
由于光路是可逆的，所以由A′點射向凸透鏡的光線過焦點并會聚于點A．

點評：要做出杠桿中的最小動力，可以按照以下幾個步驟進行
①確定杠桿中的支點和動力作用點的位置
②連接支點與動力作用點，得到最長的線段
③經(jīng)過動力作用點做出與該線段垂直的直線
④根據(jù)杠桿平衡原理，確定出使杠桿平衡的動力方向．