Question

（1）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1所示，请画出这束光线在水中行进最后射出水面的光路图．

（2）请在图2中，作出静止在斜面上重为5N的物体所受重力和摩擦力的示意图．
（3）在图3中用线代表绳子，将两个滑轮连成省力的滑轮组，要求人用力往下拉绳使重物升起．

Answer 1

解：（1）先画出光线垂直射入水中，此时光线方向不变．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．
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．

（2）过物体的重心作竖直向下的力，即重力；且G=5N；过重心作沿斜面向上的力，即摩擦力．示意图如下

（3）人用力往下拉绳使重物升起，说明最后绕过的是定滑轮，按此反向绕线，绳子的起始端系在定滑轮上，如下图所示：

分析：（1）本题所要求的光路图可分为以下几个步骤：
①光线垂直射向水面，此时光线的方向是不变的，垂直射入是折射的一个特例．
②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．
③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．
（2）先找出物体的重心，然后根据重力的方向总是竖直向下的，摩擦力的方向与物体运动方向或运动趋势的方向相反，再用示意图表示出重力的方向和摩擦力的方向．
（3）人用力往下拉绳使重物升起，因此人的动力方向向下，重物运动方向向上，故由两根绳子承担物重，绳子固定在定滑轮上．
点评：（1）画光路图时，不管是光的反射还是光的折射，都要先把法线画出来．
（2）力的示意图的问题，要仔细审题，题中让画的力要画全，不让画的力不能多画，比如本题没让画支持力，更不能画压力．
（3）用绳子连接滑轮组时，可以从定滑轮的下端挂钩绕滑轮引线，也可以从动滑轮的上端挂勾绕滑轮引线，找出符合题意的即可．
（4）也可以采用逆绕法连线，人用力往下拉绳使重物升起，可以从人的手向上绕定滑轮引线、连接即可．