Question

（1）如图甲所示是小明同学在课堂上演示的有趣的磁性实验，当磁性陀螺在磁性钢板上空旋转时，不会掉落下来．不计空气阻力，请你在陀螺上作出受力示意图和陀螺的两个磁极．
（2）根据平面镜成像特点，画出图中物体AB在平面镜MN中所成的像
（3）在图中画出使杠杆OA平衡时最小动力F₁的方向和阻力F₂的力臂l₂．

Answer 1

解：（1）因为同名磁极相互排斥，所以陀螺下端为S极，上端为N极，受到重力和向上排斥的力的作用，如图所示．

（2）先作出物体AB的端点A、B在平面镜中的对称点A′、B′，连接A′、B′点即为物体AB在平面镜中的像，注意辅助线和像用虚线，如图所示：

（3）①连接OA就是最长的动力臂，根据杠杆平衡的条件，要使杠杆平衡动力方向向上，据此可画出最小的动力；
②O为支点，点O到F₂的垂线段就是F₂的力臂，故答案如下图所示：

分析：（1）磁极间的相互作用规律是：同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，陀螺能够在钢板上空旋转不掉下来，说明受到斥力的作用；陀螺旋转不掉下来，说明在竖直方向受到的力是平衡力．
（2）首先要知道平面镜成像的特点：像与物到平面镜的距离相等、连线与镜面垂直、大小相等、左右相反，即像与物关于平面镜对称；
其次掌握本题的基本作法：作出两个端点A、B的像点，连接像点即为物体AB在平面镜中的像．
（3）根据杠杆平衡的条件，F₁×L₁=F₂×L₂，在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下，要使所用的动力最小，必须使动力臂最长．而在通常情况下，连接杠杆中支点和动力作用点这两点所得到的线段最长，据此可解决此题．
点评：（1）能根据陀螺的运动情况，结合磁极间作用规律判断出陀螺的磁极；
（2）由运动情况，画出陀螺的受力示意图，考查了学生知识的理解和运用能力．
（3）在平面镜成像作图中，若作出物体在平面镜中所成的像，要先根据像与物关于平面镜对称，先作出端点和关键点的像点，再用虚线连接各点即为物体的像．
（4）力臂作图就是从支点向力的作用线画垂线，最小力问题转化成最大力臂问题．