Question

在繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的宇宙飛船中，由于失重，因此無(wú)法利用天平稱(chēng)出物體的質(zhì)量，科學(xué)家們用下述方法巧妙地測(cè)出了一物塊的質(zhì)量．將一帶有推進(jìn)器、總質(zhì)量為m=5kg的小滑車(chē)靜止放在一平臺(tái)上，平臺(tái)與小車(chē)間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.25，開(kāi)動(dòng)推進(jìn)器，小車(chē)在推進(jìn)器產(chǎn)生的恒力作用下從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，測(cè)得小車(chē)前進(jìn)1.25m歷時(shí)5s．關(guān)閉推進(jìn)器，將被測(cè)物塊固定在小車(chē)上，重復(fù)上述過(guò)程，測(cè)得5s內(nèi)小車(chē)前進(jìn)了1.00m．問(wèn)：科學(xué)家們用上述方法測(cè)得的物塊的質(zhì)量M是多少？

Answer 1

分析：根據(jù)小車(chē)前進(jìn)的位移和時(shí)間求出運(yùn)動(dòng)的加速度，再根據(jù)小車(chē)和物塊整體運(yùn)動(dòng)位移和時(shí)間求出加速度，運(yùn)用牛頓第二定律求出物塊的質(zhì)量．

解答：解：根據(jù)x=

1

2

at2得，小車(chē)的加速度a=

2x

t2

=0.1m/s2．
則恒力F=ma=0.5N．
根據(jù)x′=

1

2

a′t′2得，整體的加速度a′=

2x′

t′2

=

2

25

m/s2=0.08m/s2
則整體的質(zhì)量M+m=

F

a′

=

0.5

0.08

kg=6.25kg
則物體的質(zhì)量M=1.25kg．
答：測(cè)得的物塊的質(zhì)量M是1.25kg．

點(diǎn)評(píng)：本題綜合運(yùn)用牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律，注意物體不受摩擦力，因?yàn)樘幱谑е貭顟B(tài)，對(duì)支撐面的壓力為0．