30.(5分)阅读短文回答问题。
微重力实验
“实践十号”卫星是中国第一个专用的微重力实验卫星,已于2016年4月18日,成功返回地球。
微重力就是微小的重力吗?
重力是物体由于地球的吸引而受到的力。根据$G=mg$,对同一个物体我们常用$g$来衡量其重力的大小。距离地球越远,$g$值就越小,在距离地面200 km的高度,大约为$0.94g$,而在1 000 km的高度为$0.75g$。国际空间站离地球的距离不超过420 km,可见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。
其实,平时我们对自己重力的感觉来自支持力。如果失去支持力,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,因为失去了支持力,他将感觉不到重力,会体验到类似太空中才有的“失重”。但是,在失重环境中物体的重力仍然存在,或者说地球依旧在吸引它。
那么,微重力到底是怎样的呢?
物体完全感觉不到重力叫失重,各种航天器之所以达不到完全的失重,是其他外在因素造成的,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以及重力梯度等。或者是这些因素导致自由坠落的物体,在坠落时“不那么自由”,使物体“感受”到些许的支持力,这就是“微重力”,可见所谓的微重力环境,它跟地球引力的关系不是那么大。
请根据上述材料,回答下列问题。
(1)失重状态下的人造地球卫星(选填“受到”或“不受”)重力。
(2)“实践十号”卫星的微重力水平为$10^{-6}g$,空间站的微重力水平一般为$10^{-3}g$。则(选填“实践十号”或“空间站”)的微重力环境更好。
(3)请你合理设计一个在微重力环境下的实验:
课题:
器材:。
步骤:
。
微重力实验
“实践十号”卫星是中国第一个专用的微重力实验卫星,已于2016年4月18日,成功返回地球。
微重力就是微小的重力吗?
重力是物体由于地球的吸引而受到的力。根据$G=mg$,对同一个物体我们常用$g$来衡量其重力的大小。距离地球越远,$g$值就越小,在距离地面200 km的高度,大约为$0.94g$,而在1 000 km的高度为$0.75g$。国际空间站离地球的距离不超过420 km,可见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。
其实,平时我们对自己重力的感觉来自支持力。如果失去支持力,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,因为失去了支持力,他将感觉不到重力,会体验到类似太空中才有的“失重”。但是,在失重环境中物体的重力仍然存在,或者说地球依旧在吸引它。
那么,微重力到底是怎样的呢?
物体完全感觉不到重力叫失重,各种航天器之所以达不到完全的失重,是其他外在因素造成的,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以及重力梯度等。或者是这些因素导致自由坠落的物体,在坠落时“不那么自由”,使物体“感受”到些许的支持力,这就是“微重力”,可见所谓的微重力环境,它跟地球引力的关系不是那么大。
请根据上述材料,回答下列问题。
(1)失重状态下的人造地球卫星(选填“受到”或“不受”)重力。
(2)“实践十号”卫星的微重力水平为$10^{-6}g$,空间站的微重力水平一般为$10^{-3}g$。则(选填“实践十号”或“空间站”)的微重力环境更好。
(3)请你合理设计一个在微重力环境下的实验:
课题:
器材:。
步骤:
。
答案
30. (1)受到
(2)实践十号
(3)课题:不受阻力的情况下,羽毛和金属块在同一高度处静止释放,能否同时落地?
器材:卷尺、秒表、羽毛、金属块。
步骤:将羽毛放置在高度为1 m的位置,静止放开羽毛,记录下落所用时间,并多次实验;然后把羽毛换成金属块进行实验,多次实验记录时间,最后比较两者所用时间。
(2)实践十号
(3)课题:不受阻力的情况下,羽毛和金属块在同一高度处静止释放,能否同时落地?
器材:卷尺、秒表、羽毛、金属块。
步骤:将羽毛放置在高度为1 m的位置,静止放开羽毛,记录下落所用时间,并多次实验;然后把羽毛换成金属块进行实验,多次实验记录时间,最后比较两者所用时间。
解析
【分析】
解答本题需先仔细阅读材料提取关键信息:第(1)题需定位材料中关于失重环境下重力是否存在的描述;第(2)题要明确微重力水平数值与环境好坏的对应关系;第(3)题需结合微重力环境阻力影响小的特点,设计符合控制变量原则的实验。
【解析】
(1) 根据材料中“在失重环境中物体的重力仍然存在,或者说地球依旧在吸引它”的描述,可知失重状态下的人造地球卫星受到重力,故填“受到”。
(2) 微重力水平数值越小,说明重力对物体的影响越小,微重力环境越好。实践十号的微重力水平为$10^{-6}g$,空间站的微重力水平为$10^{-3}g$,因$10^{-6}g < 10^{-3}g$,故实践十号的微重力环境更好。
(3) 结合微重力环境阻力影响小的特点,设计验证自由落体下落快慢与质量无关的实验:
课题:不受阻力的情况下,羽毛和金属块在同一高度处静止释放,能否同时落地?
器材:卷尺、秒表、羽毛、金属块。
步骤:将羽毛放置在高度为1 m的位置,静止放开羽毛,记录下落所用时间,并多次实验;然后把羽毛换成金属块进行实验,多次实验记录时间,最后比较两者所用时间。
【答案】
(1)受到
(2)实践十号
(3)课题:不受阻力的情况下,羽毛和金属块在同一高度处静止释放,能否同时落地?器材:卷尺、秒表、羽毛、金属块。步骤:将羽毛放置在高度为1 m的位置,静止放开羽毛,记录下落所用时间,并多次实验;然后把羽毛换成金属块进行实验,多次实验记录时间,最后比较两者所用时间。
【知识点】
重力、微重力、实验设计
【点评】
本题以“实践十号”卫星的微重力实验为背景,考查学生从材料中提取信息的能力及物理实验设计能力,需准确理解失重、微重力的概念,实验设计需遵循控制变量原则,整体难度适中。
【难度系数】
0.6
解答本题需先仔细阅读材料提取关键信息:第(1)题需定位材料中关于失重环境下重力是否存在的描述;第(2)题要明确微重力水平数值与环境好坏的对应关系;第(3)题需结合微重力环境阻力影响小的特点,设计符合控制变量原则的实验。
【解析】
(1) 根据材料中“在失重环境中物体的重力仍然存在,或者说地球依旧在吸引它”的描述,可知失重状态下的人造地球卫星受到重力,故填“受到”。
(2) 微重力水平数值越小,说明重力对物体的影响越小,微重力环境越好。实践十号的微重力水平为$10^{-6}g$,空间站的微重力水平为$10^{-3}g$,因$10^{-6}g < 10^{-3}g$,故实践十号的微重力环境更好。
(3) 结合微重力环境阻力影响小的特点,设计验证自由落体下落快慢与质量无关的实验:
课题:不受阻力的情况下,羽毛和金属块在同一高度处静止释放,能否同时落地?
器材:卷尺、秒表、羽毛、金属块。
步骤:将羽毛放置在高度为1 m的位置,静止放开羽毛,记录下落所用时间,并多次实验;然后把羽毛换成金属块进行实验,多次实验记录时间,最后比较两者所用时间。
【答案】
(1)受到
(2)实践十号
(3)课题:不受阻力的情况下,羽毛和金属块在同一高度处静止释放,能否同时落地?器材:卷尺、秒表、羽毛、金属块。步骤:将羽毛放置在高度为1 m的位置,静止放开羽毛,记录下落所用时间,并多次实验;然后把羽毛换成金属块进行实验,多次实验记录时间,最后比较两者所用时间。
【知识点】
重力、微重力、实验设计
【点评】
本题以“实践十号”卫星的微重力实验为背景,考查学生从材料中提取信息的能力及物理实验设计能力,需准确理解失重、微重力的概念,实验设计需遵循控制变量原则,整体难度适中。
【难度系数】
0.6
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