科普阅读题
2016年4月6日凌晨1点38分,“实践十号”卫星成功升空.这是空间科学战略性先导专项首批确定的科学卫星项目中唯一的返回式卫星,也是中国第一个专用的微重力实验卫星.
平时我们感觉到自己有多重时,这种感觉来自支持力.如果失去支持,我们就将失去对重力的感觉.例如,一个人从高处坠落,在坠落的过程中,因为失去了支持,所以此人将体验到类似太空中才有的失重.但是,失重环境中物体的重力却仍然存在.
要想造出失重的环境,可以让物体自由坠落,如自由坠落的电梯、飞机等.不过这只能带来短暂的失重,而各种航天器如空间站、卫星等则是长期处在失重环境,这些家伙在不停地坠落,却又一直没有掉落到地面,这真是好极了!
那么问题来了,太空不都是失重环境吗?这个微重力又是怎么回事?
微重力就是微小的重力吗?显然不是!
我们平常说的重力是由地球引力产生的,所以不少人会误认为,人造卫星所在的轨道因为距离地面比较远,因此地球对它们的引力很小,所以叫做微重力.这是不对的.
根据G=mg,同一个物体我们常用g来衡量重力的大小.距离地球越远,g就越小,然而,就算是在距离地面200km的高度也没有降多少,大约为0.94g,而在1000km的高度为0.75g.也就是说,一个物体在地面重100N,到了1000km高度,依然受到75N的重力.国际空间站离地球的距离不超过420km,因此,它受到的地球引力并没有减少多少.因此,如果我们把“微重力”理解为微小的重力,或者是微小的地球引力,肯定是不对的.只有当距离地球很遥远时,才会出现地球引力很小的情况.
那么,大众媒体所说的微重力又是怎么回事呢?
通常我们说的微重力环境,它其实跟地球引力的关系不是那么大,因为它主要是由其它外在因素造成的,如太空残余大气的阻力、航天器进行姿态调整时产生的推力、人员在航天器内的走动,以及重力梯度等等.
要想获得微重力环境,最好的当然是大型空间站,但它们通常都很贵.而微重力落塔的微重力持续时间太短.中科院微重力实验室的百米微重力实验落塔,自由下落提供的微重力环境只能持续约3.6s,而且每天只能进行2次实验.
相比之下,“实践十号”卫星的条件就好得多.它使用化学电池供电,因为无人而且任务时间相对短,就不需要考虑对接和人类活动等等干扰;又因为使用化学电池,所以不需要展开太阳翼.此外,它作为返回式卫星还有一个优点;机动性很高.可以说,以返回式卫星为基础的“实践十号”科学卫星,不只是未来空间站的补充,更有不可替代的作用.
同学们也许知道在失重环境中,水滴是一个近乎完美的球体.还有许多诸如此类在太空环境中所表现出来的不同于地面上的现象,因此,在失重或微重力环境下进行物理、化学、生物等相关学科的实验研究,显得非常有意义.
(1)失重状态下的人造地球卫星_____(选填“受到”或“不受”)重力.
(2)一个在地面上重为100N的物体在距离地面200km的高度所受的重力为_____N.
(3)“实践十号”微重力水平为10﹣6g,空间站的微重力水平一般为10﹣3g._____(选填“实践十号”或“空间站”)的微重力环境更好.
(4)请你猜测一种在微重力环境下的实验研究:_____.
用厚玻璃瓶、带有细玻璃管的橡胶塞、容器和水,来证明玻璃瓶可发生微小形变。
器材的安装:______。
操作的方法:_________________。
发生的现象:______________________。
玻璃瓶发生微小形变的原因:____________________。
小明和小亮同学利用橡皮筋、硬纸板、带指针的挂钩、弹簧测力计等器材,制作一个简易测力计。标注刻度方案一:让橡皮筋在竖直方向自由下垂,当指针稳定时,在指针所指位置标注“0”刻度。再用弹簧测力计拉动挂钩,拉力分别显示为1N、2N、3N、4N时,在指针所指位置分别标注对应的刻度。实验相关数据记录如下表。
(1)请你根据表中的数据,在图中绘制出图象___________。
(2)完成上述实验后,小亮提出了标注刻度的方案二:标注“0”刻度的方法与方案一相同,然后再用弹簧测力计拉动挂钩,使拉力示数为4N,在指针所指位置标注4N的刻度,在0刻度线与4N刻度线之间分成4等份,标出各刻度线和对应的刻度。如果让你利用橡皮筋制作简易测力计,标注刻度时,你会选择方案一还是方案二,并说明理由。___________
在探究“重力的大小跟什么因素有关”实验中,得到如表数据:
m/kg | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 | 0.6 | 0.7 |
G/N | 0.98 | 1.96 | 2.94 | 3.92 | 4.90 | 5.88 |
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(1)本实验中用到的测量器材有: ______ 和 ______ .
(2)分析如表数据可知:物体的质量为0.7kg时,它受到的重力是 ______ N.
(3)以下四个图象中,关于物体重力的大小与其质量的关系,正确的是 ______ .
(2017•德阳卷)刘伟同学为了探究“运动和力的关系”,设计了如图所示的斜面实验.
(1)为了使小车在滑到水平面时的初速度相同,在实验中刘伟让小车从同一斜面的同一高度由静止开始滑下,刘伟采用的研究问题的方法是_______.
(2)从甲、乙、丙三次实验小车所停位置情况看,______图中小车所受阻力最大.
(3)刘伟从实验推理可知,若水平面绝对光滑,则运动的小车会在水平面上做___运动.
(4)牛顿在前人研究成果的基础上,总结处牛顿第一定律,它的内容是:______.
实验小组要探究“二力平衡条件”。实验中每个钩码重力相同,摩擦力忽略不计。
(1)如图甲装置,当左右两端同时各挂两个钩码时,小车静止,此时F1、F2的方向______,大小______;当左右两端同时取下一个钩码时,如图乙,小车仍静止,此时F3______F4;当右端再挂上一个钩码时,如图丙,小车将做变速运动,此时F5______F6。
(2)在图甲实验的基础上,将小车扭转一个角度,松手后,观察小车的情况,这样做可以探究的问题是______________________________________________________。
(3)对比甲、乙、丙三次实验,当小车静止时,水平方向上受到两个力的大小关系为______;还能看出小车受非平衡力作用时,运动状态将______。