7. 如图所示是13世纪法国人亨内考设计的“魔轮”,轮子边缘上通过可以自由转动的铰链等距安装了12个相同的活动短杆,杆端分别套上一个相同的重球。他认为由于右侧重球距离转轴较远,即重力的
力臂
较大,转轮会沿顺时针方向越转越快。其实根据
能量守恒
原理,无需精确测量就能判定他的这一设想是无法实现的。

解析:
【分析】
首先思考第一个空:题目中提到右侧重球距离转轴较远,结合杠杆的相关知识,重力是作用在重球上的力,转轴相当于杠杆的支点,从支点到力的作用线的垂直距离就是力臂,距离转轴越远,重力的力臂就越大,所以这里需要填“力臂”。
然后思考第二个空:亨内考认为转轮会越转越快,这意味着转轮的机械能会持续增加,但能量不会凭空产生,根据能量守恒的相关原理,这种不需要外界输入能量就能持续做功且能量不断增加的装置是不可能实现的,所以这里要填“能量守恒”。
【解析】
1. 第一个空:根据力臂的定义,力臂是支点(本题中转轴为支点)到力的作用线的垂直距离。右侧重球与转轴的距离更远,因此重力的力臂更大。
2. 第二个空:若转轮越转越快,其机械能会不断增加,而根据能量守恒定律,能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,只能在不同形式间转化或在物体间转移,且总量保持不变。该“魔轮”的设想违背了能量守恒原理,因此无法实现。
【答案】
力臂;能量守恒
【知识点】
1. 力臂的概念
2. 能量守恒定律
【点评】
本题以历史上的“永动机”设想为载体,将杠杆的力臂概念与能量守恒定律结合考察,要求学生能把物理知识和实际装置的工作原理结合分析,既加深对基础概念的理解,也强化了对能量守恒定律的认知,明确永动机不可实现的根本原因。
【难度系数】
0.75