Question

【題目】如圖甲所示，西安大唐不夜城“真人不倒翁”表演紅遍全國，成為宣傳西安的一張靚麗的名片。小李看完表演后，產生了疑問：為什么表演者怎么搖都不會倒?不倒翁道具的穩(wěn)定性到底與哪些因素有關?通過查閱資料，他發(fā)現(xiàn)表演用的道具如圖乙所示：底部是一個比較重的半球，表演者被固定在中間的桿上進行表演。于是，他做了一個模型：將重物固定在實心的半球上，然后用力推動重物，通過觀察不倒翁剛好翻倒時重物轉過的角度a的大小，來比較不倒翁穩(wěn)定性的大小，如圖丙所示。在探究不倒翁的穩(wěn)定性與立在上面的重物重心高低的關系時，他制作了三塊質量相同、外形完全相同、重心高低不同的圓柱形，如圖丁中的①、②、③所示。

根據(jù)自己的觀察，他提出了以下猜想：①道具不倒翁的穩(wěn)定性與半球的半徑大小有關；②道具不倒翁的穩(wěn)定性與半球的質量大小有關；③道具不倒翁的穩(wěn)定性與立在上面的重物的重心高低有關。為驗證自己的猜想，他測得了多組數(shù)據(jù)并記錄在下表中。

實驗次數(shù)	半球的半徑大小/m	半球的質量大小/kg	重物的重心高度/m	重物轉過的角度α/度
1	0.4	35	0.5	30
2	0.6	35	0.5	45
3	0.8	35	0.5	60
4	0.4	20	0.5	25
5	0.4	60	0.5	50
6	0.6	35	0.75	35
7	0.6	35	1.0	25

（1）當重物在豎直方向靜止在半球上時，所受的重力和支持力是一對___________（選填“相互作用力”或“平衡力”）；

（2）為驗證猜想①，應選擇___________三組數(shù)據(jù)，得出的結論是：在其他條件一定時，半球的半徑越大，穩(wěn)定性越___________（選填“好”或“差”）；

（3）分析1、4、5三組數(shù)據(jù)可驗證猜想___________（選填“①”、“②”或“③”），得出的結論是：_________________________________________________________________；

（4）分析數(shù)據(jù)可知，猜想③是___________（選填“正確”或“錯誤”）的；

（5）物體的穩(wěn)定性越好，越不容易倒。下面實例中哪個的目的不是增大物體穩(wěn)定性：___________；

A．落地扇下邊有一個大底座

B．洗手盆下設計一個彎口

C．密度計的下方裝入適量重物

D．空中自行車下面掛上重物

Answer 1

【答案】平衡力 1、2、3 好 ② 在其他條件一定時、半球的質量越大，穩(wěn)定性越好 正確 B

【解析】

(1)[1]當重物在豎直方向靜止在半球上時，所受的重力和支持力大小相等，方向相反，作用在同一物體上，故所受的重力和支持力是一對平衡力。

(2) [2]驗證猜想①道具不倒翁的穩(wěn)定性與半球的半徑大小有關，應保證半球的質量大小、立在上面的重物的重心高低相同，故選1、2、3三組數(shù)據(jù)。

[3]由實驗數(shù)據(jù)可知，半球的半徑越大，重物轉過的角度越大，穩(wěn)定性越好。

(3)[4]1、4、5三組數(shù)據(jù)半球的半徑大小、重物的重心高度響度，半球的質量大小不同，故可驗證猜想②。

[5]由實驗數(shù)據(jù)可知，在半球的半徑大小、重物的重心高度響度一定時、半球的質量越大，重物轉過的角度越大，穩(wěn)定性越好。

(4)[6]分析數(shù)據(jù)可知，猜想③是正確的。

(5)[7]A．落地扇下邊有一個大底座，目的是增大物體穩(wěn)定性，故A不符合題意；

B．洗手盆下設計一個彎口，目的不是增大物體穩(wěn)定性，故B符合題意；

C．密度計的下方裝入適量重物，目的是增大物體穩(wěn)定性，故C不符合題意；

D．空中自行車下面掛上重物，目的是增大物體穩(wěn)定性，故D不符合題意；

故選B。