Question

17．中國(guó)首次太空授課活動(dòng)于2013年6月20日上午10時(shí)許舉行，神舟十號(hào)航天員在天宮一號(hào)開展基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)，為全國(guó)青少年進(jìn)行太空授課．其中女航天員王亞平利用“質(zhì)量測(cè)量?jī)x”在太空測(cè)出了指令長(zhǎng)聶海勝的質(zhì)量．
（1）簡(jiǎn)述為何不能用托盤天平直接測(cè)質(zhì)量物體處于完全失重狀態(tài)
（2）如圖所示“太空質(zhì)量測(cè)量?jī)x”，輕桿穿過(guò)光滑限位孔，左端通過(guò)一個(gè)“彈簧-凸輪”機(jī)構(gòu)，能夠產(chǎn)生一個(gè)恒定的力F=128N，右端固定有質(zhì)量為m=6kg的圓盤支架．首先將指令長(zhǎng)固定在支架上，然后把支架拉到指定位置，穩(wěn)定后開始測(cè)量，拉力使他回到了初始位置．光柵測(cè)速系統(tǒng)測(cè)出力F作用時(shí)間△t=0.5s，這段時(shí)間輕桿位移x=0.2m．由上可知聶海勝的質(zhì)量M=74 kg．

Answer 1

分析 在太空艙中，物體處于完全失重狀態(tài)，與重力有關(guān)的實(shí)驗(yàn)無(wú)法完成；根據(jù)加速度定義式求出加速度大小，然后以整體為研究對(duì)象由牛頓第二定律列方程求解人的質(zhì)量；

解答 解：（1）在太空艙中物體處于完全失重狀態(tài)，與重力有關(guān)的實(shí)驗(yàn)無(wú)法完成，故天平無(wú)法測(cè)量物體質(zhì)量；
（2）系統(tǒng)的加速度：a=$\frac{2x}{{t}^{2}}$=$\frac{2×0.2}{0．{5}^{2}}$=1.6m/s²
由牛頓第二定律：F=（M+m）a
故人的質(zhì)量：M=$\frac{F}{a}$=$\frac{128}{1.6}$=74kg
故答案為：（1）物體處于完全失重狀態(tài)；（2）74

點(diǎn)評(píng) 本題考查牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式的基本應(yīng)用，另外需了解：在太空艙中，物體處于完全失重狀態(tài)，與重力有關(guān)的實(shí)驗(yàn)無(wú)法完成．