Question

宇宙飛船繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)處于完全失重狀態(tài)，物體對(duì)支持面幾乎沒(méi)有壓力，所以在這種環(huán)境中已無(wú)法用天平稱(chēng)量物體的質(zhì)量．假設(shè)某同學(xué)在這種環(huán)境中設(shè)計(jì)了如右圖13所示的裝置（圖中O為光滑的小孔）來(lái)間接測(cè)量物體的質(zhì)量：給待測(cè)量物體一個(gè)初速度，使它在桌面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．設(shè)航天器中備有必要的基本測(cè)量工具．
（1）物體與桌面間的摩擦力

可以

忽略不計(jì)（選填“可以”或“不能”），原因是

物體處于完全失重狀態(tài)，對(duì)支持面沒(méi)有壓力，摩擦力為零

；
（2）物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力數(shù)值上等于

A

（選填“A．彈簧秤的拉力”或“B．物體的重力”，選填字母“A”或“B”）
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)需要測(cè)量的物理量是：圓周運(yùn)動(dòng)的周期T、彈簧秤示數(shù)F、

圓周運(yùn)動(dòng)半經(jīng)r

；（寫(xiě)出被測(cè)物理量的名稱(chēng)和字母）
（4）待測(cè)質(zhì)量的表達(dá)式為m=

FT2

4π2r

．

Answer 1

分析：宇宙飛船繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)處于完全失重狀態(tài)，物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于物體也處于完全失重狀態(tài)，對(duì)支持面沒(méi)有壓力，則物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由拉力提供，結(jié)合牛頓第二定律列出表式，從而得出待測(cè)物體質(zhì)量的表達(dá)式以及所需測(cè)量的物理量．

解答：解：（1）因?yàn)樾l(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)處于完全失重狀態(tài)，物體對(duì)支持面幾乎沒(méi)有壓力，所以物體與桌面間的摩擦力為零；
（2）物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由彈簧的拉力提供．
（3）、（4）根據(jù)牛頓第二定律有：F=m

4π2

T2

r，得：m=

FT2

4π2r

可知要測(cè)出物體的質(zhì)量，則需測(cè)量彈簧秤的示數(shù)F，圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r，以及物體做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T．
故答案為：（1）可以．物體處于完全失重狀態(tài)，對(duì)支持面沒(méi)有壓力，摩擦力為零．（2）A．（3）圓周運(yùn)動(dòng)半經(jīng)r．（4）

FT2

4π2r

．

點(diǎn)評(píng)：解決本題的關(guān)鍵知道物體做圓周運(yùn)動(dòng)向心力的來(lái)源，結(jié)合牛頓第二定律進(jìn)行求解．