Question

5．2013年6月20日上午10時，中國載人航天史上的首堂太空授課開講．神舟十號女航天員王亞平在天宮一號開展基礎物理實驗，為全國青少年進行太空授課．很多同學對太空中的特殊環境提出了猜想，讓我們一起來分享一下：
（1）如圖，王亞平太空中制作了一個“水球”，利用圖中所示的現象原理可以制成照相機．（選填“投影儀”、“放大鏡”、“照相機”）
（2）有同學提出，如果想煮雞蛋，可以打開一個雞蛋懸浮在空氣中，然后點燃酒精燈進行加熱，你認為這可行嗎？不可行．
（3）還有很多同學提出了許許多多奇思妙想，以下這些現象，你認為可以在天宮一號中完成的是A
A．空間站里如果有蚊子的話，能夠正常飛行；
B．在太空中可以利用天平稱量出物體的質量；
C．空間站里可以利用滾擺演示動能與勢能的相互轉化；
D．在空間站里，完成過濾水中泥沙的實驗．

Answer 1

分析 （1）凸透鏡是利用光的折射原理，照相機、攝像機都是利用u＞2f，成倒立、縮小的實像的原理制成的，此時的物與像在透鏡的兩側．
（2）在太空中，酒精燈可以點燃，但很快就熄滅，不能煮熟任何東西；
（3）地球表面及附近的一切物體都受到重力的作用．在太空艙中，物體處于完全失重狀態，與重力有關的實驗無法完成．

解答 解：（1）水球具有中間厚，邊緣薄的特點，因此水球相當于一個凸透鏡，因此看到的倒影是凸透鏡成倒立實像的結果，照相機鏡頭的原理是利用凸透鏡成倒立縮小的實像的原理．
（2）在地面上，火焰燃燒時產生的熱使得火焰區域的氣體膨脹，密度變小，在空氣中上升，周邊的空氣向火焰區補充進來．于是不斷有新鮮的富含氧氣的空氣可以來助燃．在失重條件下，熱空氣不會上升（其實也已經無所謂“上”），火焰不再是火苗形狀，而是一個球形．沒有外來空氣補充的情況下，火焰將周邊幾cm范圍內的氧氣耗盡后就會自行熄滅．所以在太空中，酒精燈可以點燃，但很快就熄滅，不能煮熟任何東西；
（3）A、空間站里如果有蚊子的話，失重狀態下，蚊子重力比較小，可以正常飛行，符合題意；
B、天平實際上是等臂杠桿，根據杠桿平衡原理，當兩個托盤中物體的質量相同時，天平就會平衡，被測物體的質量就等于砝碼的質量．當物體處于完全失重狀態時，物體和砝碼對天平兩臂上的托盤壓力為零，天平始終平衡，無法測量物體的質量，故在太空艙中不能用天平測量物體的質量．不符合題意；
C、滾擺在上升下降過程中重力勢能和動能相互轉化，在太空艙失重狀態下，滾擺無法正常工作．不符合題意；
D、在空間站里，完成過濾水中泥沙的實驗過程中利用的是物體的重力，在太空艙中不能完成．不符合題意．
故答案為：（1）照相機；（2）不可行；（3）A．

點評 此題考查了凸透鏡成像的規律及其應用、失重狀態下天平、彈簧測力計的使用、質量是否變化和慣性的影響因素等規律，都是力學的重要內容，并且容易出錯，需要深入理解概念或規律的內涵，認真審題，正確解答．