Question

如圖所示，小明想用最小的力將一只圓柱形油桶推上樓梯，則應在哪點、朝哪個方向施力？請畫出這個力F的示意圖及相應的力臂L．如果在臺階的右側有一豎直放置的平面鏡，小明在圖中A點位置通過平面鏡看到了油桶下方臺階的尖端B點，請你利用平畫鏡的成像特點完成此光路圖．

Answer 1

解：（1）過支點和球心作出直徑BC（即最長的力臂），然后過C點作垂直于BC的作用力F，如圖所示：
（2）根據平面鏡成像時像與物關于平面鏡對稱，作出B點的像點B′，連接B′A交平面鏡于點O，連接BO為入射光線，OA為反射光線，注意實際光線用實線，其他的輔助線用虛線，如圖：

分析：根據杠桿平衡的條件，F₁×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，連接杠桿中支點和動力作用點這兩點所得到的線段最長，據此可解決此題．
根據平面鏡成像的特點知，反射光線好像是由像點發出的，由物與像關于鏡面對稱，作出像點后，作反射光線B′A與鏡面的交點為入射點，再完成光路．
點評：本題的關鍵是先確定最長的力臂，再根據力與力臂的關系確定作用在杠桿上最小的力．
平面鏡成像的特點：像與物大小相等，連線與鏡面垂直，到平面鏡的距離相等，左右相反，即像與物關于平面鏡對稱．