物理-重心变化与转动平衡（力矩决定翻转，过程时间决定周期）
考点：科学推理 / 物理-重心变化与转动平衡（力矩决定翻转，过程时间决定周期）
问法模型：选非题：给出注水翻转装置的图文情境 → 用’重心位置随水量变化→力矩过轴翻转→注满时间定周期’的物理链条逐项验证，选出表述错误的选项
推理链
- 第1步：从图中提取结构：竹筒架在支柱的’轴’上，左端下方为’叩石’，右端上方为’竹笕（给水用）‘，空筒时左端下沉搭在叩石上、右端翘起接水
- 第2步：注水初期水聚集在竹筒左侧底部，重心偏左；随水量增加，重心逐渐升高并向右移动（重心位置由水量与分布决定）
- 第3步：水满时重心移到轴右侧一定距离，重力对轴形成顺时针力矩，克服摩擦后竹筒顺时针翻转倒水；水倒空后重心回到轴左侧，竹筒逆时针抬起复位——验证A（重心绕轴往复运动）、B（重心过轴右侧后进入倒水阶段）均正确
- 第4步：周期由’注满—翻转—倒空—抬起’全过程时间决定：注水速度越快，重心移动到轴右侧越快，周期越短——验证C正确
- 第5步：竹筒容积越大，水满所需水量越多，注满时间越长，周期应越长；D表述’容积越大，周期越短’方向相反
- 第6步：本题为选非题，D为错误表述，故选D
最快解法：⚡ 趋势判断法（因果方向核对）：抓住’容积大→需水量多→注满时间→周期’的传递链条，容积越大只会使周期越长，D把因果方向说反，直接锁定；同时注意选非题要求选错误项
易错点
- ⚠ 选非题思维定势：误按’选正确项’作答而错选A/B/C，需先圈出’不正确’三字
- ⚠ 因果方向弄反：直觉上以为’容积大→一次倒水多→更快’，忽略容积大意味着注满需要更多水量、更长时间，周期应变长
- ⚠ 忽略重心变化过程：误认为竹筒重心一开始就在轴右侧，实际注水初期水聚左侧底部、重心偏左，是逐渐升高并向右移动越过轴的
母题抽象
🧩 当题干出现’注水/加载使装置重心移动并绕轴翻转’的特征时，先用’重心过轴即翻转’的力矩关系判断动作阶段，再用’加载速率×所需加载量=周期’的时间链条核对选项因果方向，方向相反者即为错误项
同类特征：添水（竹筒翻斗装置）、重心随注水逐渐右移、重心过轴翻转倒水、周期与注水速度的关系、周期与容积的关系、选非题（选不正确项）
相关题
（暂无）
题干
如图所示是日本庭院常见的一种装置——添水。装置原理十分简单，竹筒中间设置支架，上面注水，如果水满竹筒就会倒出来。倒出来后竹筒空了又会抬起来。下列关于该装置表述不正确的是（ ）。
选项
- A. 装置的重心会旋转轴往复运动
- B. 装置重心超过轴向右一段距离后进入倒水阶段
- C. 装置做往复运动的周期和注水速度有关，注水越快，周期越短
- D. 装置做往复运动的周期和竹筒容积有关，容积越大，周期越短 ✅
官方解析
刚开始注水时，水聚集在竹筒左侧的底部，因此重心靠左，随着竹筒内水量的变多，重心逐渐变高，并且向右移动，水满时，重心在轴右侧一定距离，竹筒将克服摩擦力缓慢做顺时针转动，将水倒出，此时，竹筒变空，重心回到轴左侧，竹筒逆时针抬起。 注水速度越快，整个装置的重心变化越快，往复运动越快，周期越短；竹筒容积越大，注水时，水满所需要的水量就越多，往复运动越慢，周期越长。 本题为选非题，故正确答案为D。
给定材料
（无）