Question

2003年10月15日9時(shí)，我國(guó)“神舟”五號(hào)宇宙飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，把中國(guó)第一位航天員楊利偉送入太空.飛船繞地球14圈后，于10月16日6時(shí)23分安全降落在內(nèi)蒙古主著陸場(chǎng).這次成功的發(fā)射實(shí)現(xiàn)了中華民族千年的飛天夢(mèng)想，標(biāo)志著中國(guó)成為世界上第三個(gè)能夠獨(dú)立開(kāi)展載人航天活動(dòng)的國(guó)家，為進(jìn)一步的空間科學(xué)研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).基于此問(wèn)題情景，請(qǐng)完成下列問(wèn)題.

（1）飛船在升空過(guò)程中，要靠多級(jí)火箭加速推進(jìn).若飛船內(nèi)懸掛一把彈簧秤，彈簧秤下懸吊0.5kg的物體，在火箭上升到某一高度時(shí)發(fā)現(xiàn)彈簧秤示數(shù)為9 N，則此時(shí)火箭的加速度是多大？（g取10m/s²）

（2）若將飛船的運(yùn)動(dòng)理想化成圓周運(yùn)動(dòng)，則飛船離地面的高度大約是多少？（已知地球的質(zhì)量為M=6.0×10²4 kg，地球的半徑R=6.4×10³km）

（3）遨游太空的楊利偉在航天飛船里可以見(jiàn)到多少次日落日出？

（4）在太空微重力狀態(tài)下，在太空艙內(nèi)，下列測(cè)量?jī)x器能否使用？請(qǐng)說(shuō)明理由.

A.液體溫度計(jì)

B.天平

C.彈簧秤

D.液體密度計(jì)

Answer 1

解析：（1）飛船在升空過(guò)程中不斷加速，產(chǎn)生超重現(xiàn)象.以物體為研究對(duì)象，物體在隨火箭加速過(guò)程中，受到重力G和彈簧秤對(duì)它的拉力T兩個(gè)力的作用，根據(jù)牛頓第二定律：F=ma，由T－G=ma得到：a=(T－G)/m=8 m/s².

（2）若將飛船的運(yùn)動(dòng)理想化成圓周運(yùn)動(dòng)，T=21 h 23 min=76 980 s.設(shè)地球質(zhì)量為M，飛船質(zhì)量為m，則根據(jù)萬(wàn)有引力定律和圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，萬(wàn)有引力提供飛船做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力G=mrω²=mr()²，

有：r==3.9×10⁷ m，所以飛船離地面的高度h=r－R=3.26×10⁷ m.

（3）遨游太空的楊利偉隨飛船繞地球運(yùn)行14圈，所以他在航天飛船里可以見(jiàn)到14次日落日出.

（4）在太空微重力狀態(tài)下，在太空艙內(nèi)，儀器能否使用，要看儀器的工作原理：

A.因?yàn)橐后w溫度計(jì)是根據(jù)液體的熱脹冷縮的性質(zhì)制成的，在太空艙內(nèi)可以使用.

B.天平是根據(jù)杠桿原理制成的，在太空艙內(nèi)，物體幾乎處于完全失重狀態(tài)，即微重力狀態(tài)，所以杠桿在太空艙內(nèi)不能工作，因此天平不能使用.

C.彈簧秤的工作原理是依據(jù)在彈簧的彈性限度內(nèi)，彈力與彈簧長(zhǎng)度的改變量成正比的規(guī)律制成的，在太空艙內(nèi)，仍然可以使用它來(lái)測(cè)力，但是不能用它來(lái)測(cè)物體重力.

D.液體密度計(jì)是根據(jù)物體在液體中的浮力等于物體本身的重力的原理制成的，同B的原因，故液體密度計(jì)不能使用.本題從科學(xué)技術(shù)、社會(huì)的問(wèn)題情境立意，以牛頓運(yùn)動(dòng)定律、圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律、萬(wàn)有引力定律等方面的知識(shí)為依托，考查綜合能力.幫助大家靈活借助物理模型，利用有關(guān)規(guī)律解決實(shí)際問(wèn)題，培養(yǎng)靈活提取有關(guān)信息來(lái)解決問(wèn)題的能力.

答案：（1）8 m/s²  （2）3.26×10⁷ m  （3）14次  （4）液體溫度計(jì)和用彈簧秤測(cè)拉力能用，天平、液體密度計(jì)和彈簧秤測(cè)重力不能用