Question

6．如圖是宇航員在地面上空進(jìn)行“太空行走”的情景，當(dāng)他出艙后相對(duì)飛船靜止不動(dòng)時(shí)，他處于失重（選填超重、失重、平衡）狀態(tài)；現(xiàn)已知地球的半徑R和引力常數(shù)G，若想要根據(jù)萬(wàn)有引力提供飛船做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力來(lái)計(jì)算地球的質(zhì)量，還需要知道該飛船的哪些運(yùn)動(dòng)信息：周期T、與地面的高度h（寫出相關(guān)物理量及對(duì)應(yīng)的物理符號(hào)）．

Answer 1

分析 宇航員出艙后相對(duì)飛船靜止不動(dòng)時(shí)，隨飛船一起做圓周運(yùn)動(dòng)，重力提供向心力，不受飛船的支持力，處于完全失重狀態(tài)；人造地球衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬(wàn)有引力提供向心力，根據(jù)向心力公式和萬(wàn)有引力公式可求出相關(guān)物理量．

解答 解：宇航員出艙后相對(duì)飛船靜止不動(dòng)時(shí)，隨飛船一起做圓周運(yùn)動(dòng)，重力提供向心力，不受飛船的支持力，處于完全失重狀態(tài)；
萬(wàn)有引力等于向心力：G$\frac{Mm}{{r}^{2}}$=m$\frac{4{π}^{2}}{{T}^{2}}$r
r=R+H
求得地球的質(zhì)量M=$\frac{4{π}^{2}（R+h）^{3}}{G{T}^{2}}$，故測(cè)質(zhì)量須知周期T、與地面的高度h．
故答案為：失重、周期T、與地面的高度h．

點(diǎn)評(píng) 判斷物體處于超重還是失重狀態(tài)，關(guān)鍵看物體的加速度方向，當(dāng)加速度是重力加速度時(shí)，物體對(duì)支持物的壓力為零，處于完全失重狀態(tài)．天體運(yùn)動(dòng)抓住引力等于向心力、密度定義式列式求解，其中向心力公式有多種表示形式，但萬(wàn)變不離其中，即萬(wàn)有引力提供向心力．