Question

2003年10月15日9時，我國“神舟”五號宇宙飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，把中國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23分安全降落在內蒙古主著陸場.這次成功的發(fā)射實現(xiàn)了中華民族千年的飛天夢想，標志著中國成為世界上第三個能夠獨立開展載人航天活動的國家，為進一步的空間科學研究奠定了堅實的基礎.基于此問題情景，請完成下列問題.

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

（2）若將飛船的運動理想化成圓周運動，則飛船離地面的高度大約是多少？（已知地球的質量為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到多少次日落日出？

（4）在太空微重力狀態(tài)下，在太空艙內，下列測量儀器能否使用？請說明理由.

A.液體溫度計

B.天平

C.彈簧秤

D.液體密度計

Answer 1

解析：（1）飛船在升空過程中不斷加速，產(chǎn)生超重現(xiàn)象.以物體為研究對象，物體在隨火箭加速過程中，受到重力G和彈簧秤對它的拉力T兩個力的作用，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）若將飛船的運動理想化成圓周運動，T=21 h 23 min=76 980 s.設地球質量為M，飛船質量為m，則根據(jù)萬有引力定律和圓周運動的規(guī)律，萬有引力提供飛船做圓周運動的向心力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行14圈，所以他在航天飛船里可以見到14次日落日出.

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

A.因為液體溫度計是根據(jù)液體的熱脹冷縮的性質制成的，在太空艙內可以使用.

B.天平是根據(jù)杠桿原理制成的，在太空艙內，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，彈力與彈簧長度的改變量成正比的規(guī)律制成的，在太空艙內，仍然可以使用它來測力，但是不能用它來測物體重力.

D.液體密度計是根據(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，故液體密度計不能使用.本題從科學技術、社會的問題情境立意，以牛頓運動定律、圓周運動規(guī)律、萬有引力定律等方面的知識為依托，考查綜合能力.幫助大家靈活借助物理模型，利用有關規(guī)律解決實際問題，培養(yǎng)靈活提取有關信息來解決問題的能力.

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