Question

4．（1）如图1所示，潜水员眼睛在水下A点处，B点有条小鱼，C点有只小鸟，D点是潜水员观察到小鸟像的位置，请画出潜水员观察鱼、鸟的光路图．
（2）如图2所示，工人用撬棍撬起石块，O为支点．画出阻力F₂的力臂L₂及工人在A点施加的最小动力F₁的示意图．

Answer 1

分析 （1）根据光在同种均匀介质中沿直线传播的规律作出潜水员观察鱼的光路图；
根据光从空气中进入水中时折射角小于入射角的规律作出潜水员观察鸟的光路图．
（2）图中石头的重力为阻力，O点为支点，从支点到阻力F₂的作用线的距离叫做力臂．
根据杠杆平衡条件“动力×动力臂=阻力×阻力臂”可知：在阻力与阻力臂的乘积一定的情况下，要使动力最小，则动力臂必须最长，已知A点为动力作用点，然后过A点做垂直于杠杆的作用力即可．

解答 解：
（1）直接连接BA，光线方向从B指向A，光线BA即为潜水员观察鱼的光路图；
连接AD与水面交于点O，过O点作出法线，连接CO与OA即为入射光线与折射光线．如图所示：

（2）过支点O向阻力F₂的作用线作垂线，支点到垂足的距离就是F₂的力臂L₂；动力最小，即动力臂最长，由图知OA作动力臂最长，过A点与OA垂直向下作垂线就得到动力F₁的示意图，如图所示：

点评 （1）考查光在同种均匀介质中沿直线传播与光的折射定律，难点是确定光的入射点与光线的方向．
（2）根据杠杆的平衡条件，要使杠杆上的力最小，必须使该力的力臂最大，而力臂最大时力的作用点一般离杠杆的支点最远，所以在杠杆上找到离杠杆支点最远的点即力的作用点，这两点的连线就是最长的力臂，过力的作用点作垂线就是最小的力．