Question

閱讀下面的短文，并結(jié)合你學(xué)過的知識回答問題。

2001年4月，已圍繞地球飛行近9×10⁴圈，行程約4.0×10⁹km，工作了15年的“和平”號空間站始終因經(jīng)費短缺被遙控指揮返回大氣層墜入海洋。

“和平”號核心艙是蘇聯(lián)與1986年2月用運載火箭送上地球軌道，其軌道的高度300-400km，核心艙共有6個對接口，兩塊太陽能電池總面積76m²，最大輸出功率9kw，動力艙中有火箭發(fā)動機，“和平”號分別與“量子”號艙、“自然”艙等6個科研艙對接并多次與美國的航天飛機對接，共接待了各國宇航員59人次，科學(xué)家們利用它進行了大量的空間生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、天文物理研究和實驗，成績斐然。這個總重116t艙內(nèi)總?cè)莘e470m³的高速運行的龐然大物蔚為壯觀。但它返回時因與大氣層摩擦燃燒只剩下20多噸碎片沉入海洋。

（1）“和平”號空間站工作需要的電能是由什么電源提供的？

（2）這個總重116t的龐然大物返回時只剩下20多噸碎片沉入海洋，在這個過程中，主要包含著哪些形式的能量轉(zhuǎn)化？

（3）“和平”號空間站與“科研艙”對接時，對“科研艙”的運行速度有什么要求？

（4）請想象一下，處于失重狀態(tài)下的宇航員生活中有哪些困難（至少回答兩點）

Answer 1

導(dǎo)引：本題關(guān)于航天技術(shù)、力學(xué)中的相對靜止條件和能量轉(zhuǎn)化的一道綜合題，設(shè)計說理、分析和計算等方面。要求能從題目提供的背景材料中分析出，空間站工作的能量轉(zhuǎn)化過程，也要會分析核心艙從高空墜落過程中機械能和內(nèi)能等形式的相互轉(zhuǎn)化，同時還要知道運動物體之間保持相對靜止的條件是速度等大小，運動同方向。只有這樣才能實現(xiàn)航天器之間的對接。而核心艙墜落過程中主要是一些不同形式的能量的轉(zhuǎn)化，主要涉及機械能與其它形式能量之間的轉(zhuǎn)化。而宇航員在太空中生活會遇到哪些困難，則是考查了學(xué)生的科學(xué)幻想和合理的推想與想象能力，要求學(xué)生能合理有科學(xué)根據(jù)的想象。

解：

（1）“和平”號空間站工作需要的電能，是由太陽能電池提供的；

（2）116t的盤、龐然大物返回時只剩下20多噸的碎片，此過程主要是勢能轉(zhuǎn)化為動能、機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為光能、化學(xué)能；

（3）“和平”號空間站與“科研”艙對接，“科研”艙的速度必須與“和平”號空間站的速度相等，處于相對靜止；

（4）失重狀態(tài)下的宇航員可能漂浮在空中，生活不便，例如睡覺時，伸腳會碰到艙壁就會在艙中碰來碰去；吃東西時吊下的碎渣會漂浮在空中，容易吸入氣管；想喝水，杯里的東西不能倒入嘴里。

點精：本題是一道設(shè)計航天技術(shù)、相對靜止條件和不同形式能量的轉(zhuǎn)化。本題考查的重點在能量的轉(zhuǎn)化和合理的物理情景的想象能力。試題的內(nèi)容密切聯(lián)系科學(xué)、技術(shù)，體現(xiàn)了物理與社會的聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生要重視STS意識的培養(yǎng)。

誤區(qū)分析：本題的失分點是不會分析題目提供的數(shù)據(jù)，容易受一些無關(guān)數(shù)據(jù)的困擾，將不需要的數(shù)據(jù)運算，得出一些沒有用的結(jié)果。同時由于學(xué)生對一些物理情景缺乏合理的想象，對一些物理規(guī)律成立的條件缺乏正確的理解，導(dǎo)致對失重條件的宇航員的生活困難無法想象出來。要解決此問題，需要學(xué)生根據(jù)已有的正確物理知識，進行合理而有根據(jù)的大膽想象。