题目内容
【题目】如图甲所示,西安大唐不夜城“真人不倒翁”表演红遍全国,成为宣传西安的一张靓丽的名片。小李看完表演后,产生了疑问:为什么表演者怎么摇都不会倒?不倒翁道具的稳定性到底与哪些因素有关?通过查阅资料,他发现表演用的道具如图乙所示:底部是一个比较重的半球,表演者被固定在中间的杆上进行表演。于是,他做了一个模型:将重物固定在实心的半球上,然后用力推动重物,通过观察不倒翁刚好翻倒时重物转过的角度a的大小,来比较不倒翁稳定性的大小,如图丙所示。在探究不倒翁的稳定性与立在上面的重物重心高低的关系时,他制作了三块质量相同、外形完全相同、重心高低不同的圆柱形,如图丁中的①、②、③所示。
根据自己的观察,他提出了以下猜想:①道具不倒翁的稳定性与半球的半径大小有关;②道具不倒翁的稳定性与半球的质量大小有关;③道具不倒翁的稳定性与立在上面的重物的重心高低有关。为验证自己的猜想,他测得了多组数据并记录在下表中。
实验次数 | 半球的半径大小/m | 半球的质量大小/kg | 重物的重心高度/m | 重物转过的角度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)当重物在竖直方向静止在半球上时,所受的重力和支持力是一对___________(选填“相互作用力”或“平衡力”);
(2)为验证猜想①,应选择___________三组数据,得出的结论是:在其他条件一定时,半球的半径越大,稳定性越___________(选填“好”或“差”);
(3)分析1、4、5三组数据可验证猜想___________(选填“①”、“②”或“③”),得出的结论是:_________________________________________________________________;
(4)分析数据可知,猜想③是___________(选填“正确”或“错误”)的;
(5)物体的稳定性越好,越不容易倒。下面实例中哪个的目的不是增大物体稳定性:___________;
A.落地扇下边有一个大底座
B.洗手盆下设计一个弯口
C.密度计的下方装入适量重物
D.空中自行车下面挂上重物
【答案】平衡力 1、2、3 好 ② 在其他条件一定时、半球的质量越大,稳定性越好 正确 B
【解析】
(1)[1]当重物在竖直方向静止在半球上时,所受的重力和支持力大小相等,方向相反,作用在同一物体上,故所受的重力和支持力是一对平衡力。
(2) [2]验证猜想①道具不倒翁的稳定性与半球的半径大小有关,应保证半球的质量大小、立在上面的重物的重心高低相同,故选1、2、3三组数据。
[3]由实验数据可知,半球的半径越大,重物转过的角度越大,稳定性越好。
(3)[4]1、4、5三组数据半球的半径大小、重物的重心高度响度,半球的质量大小不同,故可验证猜想②。
[5]由实验数据可知,在半球的半径大小、重物的重心高度响度一定时、半球的质量越大,重物转过的角度越大,稳定性越好。
(4)[6]分析数据可知,猜想③是正确的。
(5)[7]A.落地扇下边有一个大底座,目的是增大物体稳定性,故A不符合题意;
B.洗手盆下设计一个弯口,目的不是增大物体稳定性,故B符合题意;
C.密度计的下方装入适量重物,目的是增大物体稳定性,故C不符合题意;
D.空中自行车下面挂上重物,目的是增大物体稳定性,故D不符合题意;
故选B。