跨学科实践：为“天宫课堂”设计一个小实验【三大题型】-【跨学科实践】2024-2025学年八年级物理下学期项目化专项训练

跨学科实践：为“天宫课堂”设计一个小实验 【考点一 光学实验】 透镜成像规律： 物距u 像距v 同/异侧 正倒 缩放 虚实 应用 u＞2f f＜v＜2f 异侧 倒立 缩小 实像 照相机 u＝2f v＝2f 异侧 倒立 等大 实像 测焦距 f＜u＜2f v＞2f 异侧 倒立 放大 实像 投影仪 u＝f 不成像 u＜f v＞u 同侧 正立 放大 虚像 放大镜 【考点二 力学实验】 1. 运动和力的关系：太空中物体受微重力，可以忽略不计，所以可以验证牛顿第一定律。 2. 压强、浮力：物体在太空中处于失重状态，所以浸在液体中时不受液体压强和浮力。 【考点三 热学实验】 分子间作用力：水在太空中不受重力，所以会呈现出球形。 【题型一 光学实验】 1．我国第一位“太空教师”王亚平在“天宫一号”完成太空授课。如图是王亚平在“天宫一号”中授课时做的水球透镜实验，水球透镜相当凸透镜，它对光有 （选填“会聚”或“发散”）作用，水球中缩小倒立的“王亚平“是 （选填“实”或“虚”）像；若王亚平向水球透镜靠近直到紧贴透镜，像的大小变化情况是 。 2．“天宫课堂”中的水球成像实验，激发了飞天科幻小组探究凸透镜成像规律的学习热情，他们设计了如下实验。 (1)如图甲所示，让一束平行光正对着凸透镜，移动光屏，直到在光屏上得到一个最小、最亮的光斑。由此可知，本实验所用凸透镜的焦距为 cm。为了方便从不同方向观察光屏上的像，光屏应选用较 （选填“粗糙”或“光滑”）的白色硬纸板。 (2)实验过程中，保持蜡烛、凸透镜和光屏三者的位置不变，燃烧的蜡烛在不断缩短，导致光屏上的像向上移动，此时可以把凸透镜向 （选填“上”或“下”）调。 (3)调节好的实验装置如图乙所示，此时在光屏上看到一个清晰倒立、 （选填“放大”或“缩小”）的实像。保持凸透镜和光屏的位置不变，若将蜡烛移到50cm刻度线处，光屏上不能成像，从凸透镜右侧可以看到蜡烛的虚像，此时的成像原理与 （选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）相同。 (4)在图乙所示的装置中，光屏上恰好成清晰的像，保持各器材的位置不变，仅把凸透镜换成焦距为15cm的凸透镜，要想在光屏上再次承接到清晰的像，需在蜡烛和凸透镜之间放一个 （选填“近视”或“远视”）镜片。 (5)上传实验报告时，老师指出部分同学用手机拍照上传报告的图片一头大一头小，如图丙所示，则成像大的那端离手机镜头的距离 （选填“近”或“远”）。 【题型二 热学实验】 3．跨学科实践：为“天宫课堂”设计一个小实验，假如你在天宫二号中做水滴相关的探究实验，你观察到水滴呈现出的形状是（　　） A．球形 B．立方体 C．长方体 D．扁平状 4．如图所示，“天宫课堂”上王亚平老师将两块透明板上的水球接触后黏在一起，慢慢拉开板后形成一个长长的“液桥”。该现象主要说明了（   ） A．水分子间存在斥力 B．水分子间存在引力 C．水分子间有空隙 D．水分子在无规则运动 5．空间站的航天员在“天宫课堂”为同学们授课，开展内容丰富的航天科普教育。 (1)如图甲所示，航天员桂海潮使用普通球拍击打水球时，水球直接粘到了球拍的表面，这是因为球拍表面与水球的分子之间存在 ； (2)如图乙所示，航天员王亚平将蓝色颜料注入水球后，水球的颜色逐渐变成了色泽均匀的蓝色，说明分子在 。 【题型三 力学实验】 6．在“天宫课堂”的开学第一课上，王亚平做了一个有关浮力的实验。在太空失重环境中，乒乓球并没有像在地面一样浮在水面，而是停留在了水中，如图所示。下列有关该现象的解释，正确的是（　　） A．乒乓球受到的浮力方向向下 B．乒乓球受到的浮力大于重力 C．乒乓球没有受到浮力的作用 D．乒乓球受到的浮力小于重力 7．在我国空间站里，物体处于失重状态。如果让你为“天宫课堂”设计物理实验和活动，能够完成的是（　　） A．使秋千来回自由摆动 B．使扔出去的物品沿直线飞行 C．利用密度不同分离食用油和水 D．验证乒乓球在水中仍受浮力 8．在“天宫课堂”中，王亚平演示浮力实验，展示了浸没在水中的乒乓球无法上浮的实验现象，她用吸管把乒乓球轻轻压入水中，取出吸管后，观察到乒乓球静止不动，如图甲所示。 （1）外太空处于微重力状态，重力可以忽略不计。在空间站中，水对乒乓球各个方向的压强 （填“相等”或“不相等”），乒乓球 （填“受到”或“不受”）浮力的作用。 （2）在中国科技馆里的同学们做了同样的实验，用吸管把乒乓球轻轻压入水中，取出吸管后，观察到乒乓球会迅速上浮直至漂浮，如图乙所示。乒乓球上浮时（露出水面前）所受的浮力 （填“大于”、“小于”或“等于”）所受的重力，乒乓球上浮时（露出水面前）水对容器底部的压强 （填“变大”、“变小”或“不变”）。 9．如图-1，在“天宫课堂”中，航天员用注射器向水球内注入一个气泡，取出注射器后，气泡在水球中静止不动，气泡受到的浮力为 N；如图-2，在地面课堂的同学们用注射器在水桶中注入一个气泡，观察到气泡会迅速上浮直至在水面炸裂，气泡露出水面前所受浮力大小 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 10．阅读材料，回答问题： 天宫空间站 2021年10月16日，神舟十三号载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接。为了激发青少年对科学的热爱，航天员进行了“天宫课堂”授课活动，由于太空中的空间站能够提供独特的“完全失重”环境（物体在空间站运动时等效于不受重力），更有利于演示一些实验现象。在直播中发现航天员在用脚蹬天宫站的内壁时，其会向相反方向运动，用手拉住扶手可以让航天员停下来。在上课时，王亚平向前抛出一个北京冬奥会的吉祥物“冰墩墩”，发现“冰墩墩”向前匀速直线运动，如图甲所示。王亚平还做了下面有趣的实验，将一个普通的乒乓球按压进入水中，松手后发现乒乓球静止在按压位置如图乙所示。 在结束为期6个月的飞行任务后，航天员于2022年4月16日成功返回地面，此次返回是我国首次采用“快速返回技术”，其离地面10km后降落过程简化如下：返回舱在距离地面高度10km处，打开引导伞、减速伞、主伞，返回舱减速降落，在离地面规定距离时启动反推发动机，减速到2m/s左右的速度时抵达地面。 (1)航天员在空间站的惯性 （选填“小于”“等于”或“大于”）其在地球表面的惯性，材料中画线部分的现象说明力不是 （选填“改变”或“维持”）物体运动状态的原因； (2)乒乓球没有上浮的原因是 （填写正确选项前的字母）； A．乒乓球受到的浮力与重力二力平衡 B．乒乓球上下表面受到液体压力差为零 (3)返回舱返回地面需要考虑大气气流、温度、压力等因素的影响，中国科学家因此制造了一个和返回舱相似的飞行器，模拟返回舱返回地面的情况，这是运用了 （选填“控制变量法”或“等效替代法”）； (4)从打开引导伞、减速伞、主伞到落到地面的过程中，航天员的动能 ，重力势能 。（均选填“增加”“不变”或“减少”） 11．3月23日下午，“天宫课堂”第二课正式开讲，如图为王亚平和叶光富互抛北京冬奥会吉祥物“冰墩墩”的情景。“冰墩墩”由地球带入空间站，质量 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；“冰墩墩”被抛出，说明力可以改变物体的 ；被抛出的“冰墩墩”由于 会继续运动；图中虚线OA、OB、OC分别表示三条运动轨迹。其中能正确反映冰墩墩运动轨迹的是 （选填“OA”、“OB”或“OC”）。 12．阅读短文，回答下列问题。 神秘的宇宙 2021年5月15日，我国首次火星探测任务天问一号探测器成功登陆火星，在火星上首次留下中国印迹，迈出了我国星际探测征程的重要一步。宇宙深处充满了奥秘。小明同学想探究其中的奥秘，他查阅了以下资料： 第一宇宙速度，也叫环绕速度，其大小是7.9km/s，有此速度的卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动；第二宇宙速度，也叫脱离速度，其大小等于11.2km/s，速度比它大的卫星就可以挣脱地球引力的束缚，成为绕太阳运动的人造行星；第三宇宙速度，也叫逃逸速度，其大小等于16.7km/s，速度比它大的卫星就可以挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间。 要是一旦失去重力，我们的生活又会变成什么样子呢？这是一个很有趣的问题。有了宇宙飞船和航天飞机，宇航员们体验到了人在失去重力的情况下生活的感受。物体对支持物的压力小于物体所受重力的现象叫失重。宇宙飞船和航天飞机上的宇航员，也还是受到重力的，只不过由于他们高速围绕地球飞行，就好像不受重力，这种状态叫完全失重状态。在完全失重状态下，人可以飘浮在空中，要举起笨重的物体，也不用费力气，真是“轻而易举”。宇航员要睡觉，躺着、站着都行，没有不同的感觉。实际上，宇航员是钻进固定在舱壁上的睡袋里去睡的，就像虫茧挂在树枝上那样。在太空中吃、喝也很特别。首先不能吃碎渣飞溅的饼干。早先宇航员的食物是装在像牙膏一样的管里的，吃的时候往嘴里挤。现在有了很大改善，也可以吃普通的饭菜，但需在外面加一层包装。在完全失重状态下，杯里的水倒不进嘴里，宇航员喝水时要把水挤到嘴里去。 (1)地球表面的物体要离开地球，物体的速度至少要达到 km/s； (2)天问一号探测器要到达火星，它的速度要超过第 宇宙速度。如果某卫星在太空中的速度达到18km/s，它 （选填“能”或“不能”）到达太阳系以外的宇宙空间； (3)某人坐在加速下降的电梯中，按你对上文的理解，此人所处的状态就是 状态； (4)在失重状态下，下列仪器不能正常使用的是______； A．秒表 B．弹簧测力计 C．天平 D．刻度尺 (5)跨学科实践：为“天宫课堂”设计一个小实验在我国空间站里，物体处于失重状态。如果让你为“天宫课堂”设计物理实验和活动，能够完成的是______； A．使秋千来回自由摆动 B．使扔出去的物品沿直线飞行 C．利用密度不同分离食用油和水 D．验证乒乓球在水中仍受浮力 (6)完全失重状态下，宇航员平躺在睡袋上时对睡袋的压力为______。 A．0 B．约500N C．约50kg D．条件不足，无法确定 13．“天宫课堂”第二课在中国空间站开讲，仍是由神舟十三号飞行乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富相互配合进行授课。他们演示了太空“冰雪”实验、液桥演示实验、水油分离实验、太空抛物实验等一系列炫酷又好玩的实验。 （1）如图1所示，在天宫课堂“液桥”实验中，两块透明板上的水球接触后合成一个，说明分子间存在 ；然后将两块透明板分开，中间形成一个长约10cm的液桥，如果这个实验在地面上完成，液桥的最大长度会 （选填“变长”、“不变”或“变短”），这是因为受到了 影响。（选填“大气压”或“重力”） （2）在太空抛物实验中，冰墩墩充当了回“助教”，它被抛出去之后，并没有像在地面上一样掉落，而是沿着原来抛出的方向近似做 运动，由此实验较好地验证了 定律。 （3）如图2所示，王亚平做了一个有关浮力的实验，在太空中，乒乓球并没有像在地面一样浮在水面，而是停留在了水中，说明乒乓球 浮力（选填“受到”或“不受”），原因是水处于“失重”状态，对浸入其中的物体没有压强和压力；在空间站进行太空授课，其中不能进行的实验是 。（选填下列选项字母） A．用弹簧测力计测量手的拉力 B．用托盘天平测物体的质量 C．探究光的反射定律 1 / 9 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 跨学科实践：为“天宫课堂”设计一个小实验 【考点一 光学实验】 透镜成像规律： 物距u 像距v 同/异侧 正倒 缩放 虚实 应用 u＞2f f＜v＜2f 异侧 倒立 缩小 实像 照相机 u＝2f v＝2f 异侧 倒立 等大 实像 测焦距 f＜u＜2f v＞2f 异侧 倒立 放大 实像 投影仪 u＝f 不成像 u＜f v＞u 同侧 正立 放大 虚像 放大镜 【考点二 力学实验】 1. 运动和力的关系：太空中物体受微重力，可以忽略不计，所以可以验证牛顿第一定律。 2. 压强、浮力：物体在太空中处于失重状态，所以浸在液体中时不受液体压强和浮力。 【考点三 热学实验】 分子间作用力：水在太空中不受重力，所以会呈现出球形。 【题型一 光学实验】 1．我国第一位“太空教师”王亚平在“天宫一号”完成太空授课。如图是王亚平在“天宫一号”中授课时做的水球透镜实验，水球透镜相当凸透镜，它对光有 （选填“会聚”或“发散”）作用，水球中缩小倒立的“王亚平“是 （选填“实”或“虚”）像；若王亚平向水球透镜靠近直到紧贴透镜，像的大小变化情况是 。 【答案】 会聚 实 先变大后变小 【详解】[1]水球透镜相当凸透镜，它对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用。 [2]由图结合凸透镜成像规律可知，此时王亚平成的是倒立、缩小的实像。 [3]物体在凸透镜一倍焦距以外，成实像时，物近像远像变大；物体在凸透镜一倍焦距以内成虚像时，物近像近像变小。所以若王亚平向水球透镜靠近直到紧贴透镜，像先变大后变小。 2．“天宫课堂”中的水球成像实验，激发了飞天科幻小组探究凸透镜成像规律的学习热情，他们设计了如下实验。 (1)如图甲所示，让一束平行光正对着凸透镜，移动光屏，直到在光屏上得到一个最小、最亮的光斑。由此可知，本实验所用凸透镜的焦距为 cm。为了方便从不同方向观察光屏上的像，光屏应选用较 （选填“粗糙”或“光滑”）的白色硬纸板。 (2)实验过程中，保持蜡烛、凸透镜和光屏三者的位置不变，燃烧的蜡烛在不断缩短，导致光屏上的像向上移动，此时可以把凸透镜向 （选填“上”或“下”）调。 (3)调节好的实验装置如图乙所示，此时在光屏上看到一个清晰倒立、 （选填“放大”或“缩小”）的实像。保持凸透镜和光屏的位置不变，若将蜡烛移到50cm刻度线处，光屏上不能成像，从凸透镜右侧可以看到蜡烛的虚像，此时的成像原理与 （选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）相同。 (4)在图乙所示的装置中，光屏上恰好成清晰的像，保持各器材的位置不变，仅把凸透镜换成焦距为15cm的凸透镜，要想在光屏上再次承接到清晰的像，需在蜡烛和凸透镜之间放一个 （选填“近视”或“远视”）镜片。 (5)上传实验报告时，老师指出部分同学用手机拍照上传报告的图片一头大一头小，如图丙所示，则成像大的那端离手机镜头的距离 （选填“近”或“远”）。 【答案】(1) 10.0 粗糙 (2)下 (3) 缩小 放大镜 (4)远视 (5)近 【详解】（1）[1]平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，会聚在主光轴上一点，这点是凸透镜的焦点，焦点到光心的距离是凸透镜的焦距，所以凸透镜的焦距是f=20.0cm-10.0cm=10.0cm [2]从不同方向能观察光屏上的像，则光屏发生漫反射，所以光屏表面是粗糙的。 （2）燃烧的蜡烛在不断缩短，根据过光心的光线传播方向不变可知，光屏上的像会向上移动，为了使像仍在成在光屏中央，在蜡烛和光屏固定的情况下，应将凸透镜向下移动。 （3）[1]由图乙可知，物距为u=55.0cm-30.0cm=25.0cm 物距大于2倍焦距，根据凸透镜成像规律，成倒立缩小的实像。 [2]将蜡烛移到50cm处，物距为u=55.0cm-50.0cm=5.0cm 物距小于1倍焦距，根据凸透镜成像规律，成正立放大的虚像，放大镜与此原理相同。 （4）在图乙的装置中，光屏上巧好成清晰的像，保持各器材的位置不变，仅把凸透镜换成焦距为15cm的凸透镜，凸透镜焦距变大，相当于缩小物距，增大像距，要想在光屏上再次承接到清晰的像，需在蜡烛和凸透镜之间放一个远视镜片，远视镜片是凸透镜，凸透镜对光线具有会聚作用，会提前使光线会聚成像。 （5）上传实验报告时，老师指出部分同学用手机拍照上传报告的图片一头大一头小，根据凸透镜成实像时，物近像远像变大可知，成像大的那端离手机镜头的距离近。 【题型二 热学实验】 3．跨学科实践：为“天宫课堂”设计一个小实验，假如你在天宫二号中做水滴相关的探究实验，你观察到水滴呈现出的形状是（　　） A．球形 B．立方体 C．长方体 D．扁平状 【答案】A 【详解】在失重环境下，水滴的形状会受到分子间的引力作用；分子间的引力会使水滴尽可能地缩小其表面积，从而形成一个球形，所以在天宫二号中做水滴相关的探究实验时，观察到的水滴形状是球形，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 4．如图所示，“天宫课堂”上王亚平老师将两块透明板上的水球接触后黏在一起，慢慢拉开板后形成一个长长的“液桥”。该现象主要说明了（   ） A．水分子间存在斥力 B．水分子间存在引力 C．水分子间有空隙 D．水分子在无规则运动 【答案】B 【详解】将两块透明板上的水球接触后黏在一起，由于分子间存在相互作用的引力，慢慢拉开板后形成一个长长的“液桥”． 答案：B 5．空间站的航天员在“天宫课堂”为同学们授课，开展内容丰富的航天科普教育。 (1)如图甲所示，航天员桂海潮使用普通球拍击打水球时，水球直接粘到了球拍的表面，这是因为球拍表面与水球的分子之间存在 ； (2)如图乙所示，航天员王亚平将蓝色颜料注入水球后，水球的颜色逐渐变成了色泽均匀的蓝色，说明分子在 。 【答案】(1)引力 (2)不停地无规则运动 【详解】（1）由于分子间存在引力，因此使用普通球 拍击打水球时，水球直接粘到了球拍的表面。 （2）航天员王亚平将蓝色颜料注入水球后，水球的颜色逐渐变成了色泽均匀的蓝色为扩散现象，说明构成物质的分子不停地做无规格运动。 【题型三 力学实验】 6．在“天宫课堂”的开学第一课上，王亚平做了一个有关浮力的实验。在太空失重环境中，乒乓球并没有像在地面一样浮在水面，而是停留在了水中，如图所示。下列有关该现象的解释，正确的是（　　） A．乒乓球受到的浮力方向向下 B．乒乓球受到的浮力大于重力 C．乒乓球没有受到浮力的作用 D．乒乓球受到的浮力小于重力 【答案】C 【详解】浮力产生的原因：物体受到向上的压力大于向下的压力，存在压力差产生了浮力；在太空中水和乒乓球处于完全失重状态，水不会对浸入其中的物体产生压力，所以在太空失重环境下浮力消失，故C正确，ABD错误。 故选C。 7．在我国空间站里，物体处于失重状态。如果让你为“天宫课堂”设计物理实验和活动，能够完成的是（　　） A．使秋千来回自由摆动 B．使扔出去的物品沿直线飞行 C．利用密度不同分离食用油和水 D．验证乒乓球在水中仍受浮力 【答案】B 【详解】A．在我国空间站里，物体处于失重状态，秋千在失重状态下不会自由摆动，会做匀速直线运动，故A不符合题意； B．在失重状态下，物体由于不受力能做匀速直线运动，所以可以使扔出去的物体做匀速直线运动，故B符合题意； C．利用密度不同，可以分离食用油和水，利用的是重力，所以在失重状态下无法利用密度不同分离食用油和水，故C不符合题意； D．在我国空间站里，物体处于失重状态，由于液体重力消失，液体对浸入物体上下表面没有压力，所以乒乓球在水中不受浮力，故D不符合题意。 故选B。 8．在“天宫课堂”中，王亚平演示浮力实验，展示了浸没在水中的乒乓球无法上浮的实验现象，她用吸管把乒乓球轻轻压入水中，取出吸管后，观察到乒乓球静止不动，如图甲所示。 （1）外太空处于微重力状态，重力可以忽略不计。在空间站中，水对乒乓球各个方向的压强 （填“相等”或“不相等”），乒乓球 （填“受到”或“不受”）浮力的作用。 （2）在中国科技馆里的同学们做了同样的实验，用吸管把乒乓球轻轻压入水中，取出吸管后，观察到乒乓球会迅速上浮直至漂浮，如图乙所示。乒乓球上浮时（露出水面前）所受的浮力 （填“大于”、“小于”或“等于”）所受的重力，乒乓球上浮时（露出水面前）水对容器底部的压强 （填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】 相等 不受 大于 不变 【详解】（1）[1][2]浮力来源于重力引起的液体在不同深度的压力差，太空中处于失重环境，水的重力几乎消失，水对乒乓球各面的压力都接近于零，则杯中浸没在水中的乒乓球不受浮力的作用。 （2）[3]在科技馆里，乒乓球浸没在水中后去掉吸管迅速上浮，说明上浮过程中乒乓球所受浮力大于重力。 [4]乒乓球在上浮过程中，还没露出水面前，浮力不变，液面距离容器底的深度不变，由p=ρgh可知，水对容器底的压强不变。 9．如图-1，在“天宫课堂”中，航天员用注射器向水球内注入一个气泡，取出注射器后，气泡在水球中静止不动，气泡受到的浮力为 N；如图-2，在地面课堂的同学们用注射器在水桶中注入一个气泡，观察到气泡会迅速上浮直至在水面炸裂，气泡露出水面前所受浮力大小 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】 0 变大 【详解】[1]在太空中，物体处于失重状态，即气泡受到的重力为0，因此气泡对水没有压力，气泡也不受到水的浮力，即气泡受到的浮力为0。 [2]在地面时，水由于重力的作用对气泡具有压强，随着气泡上浮气泡所处的深度减小，压强减小，导致气泡体积变大，根据阿基米德原理可知，气泡露出水面前所受浮力大小变大。 10．阅读材料，回答问题： 天宫空间站 2021年10月16日，神舟十三号载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接。为了激发青少年对科学的热爱，航天员进行了“天宫课堂”授课活动，由于太空中的空间站能够提供独特的“完全失重”环境（物体在空间站运动时等效于不受重力），更有利于演示一些实验现象。在直播中发现航天员在用脚蹬天宫站的内壁时，其会向相反方向运动，用手拉住扶手可以让航天员停下来。在上课时，王亚平向前抛出一个北京冬奥会的吉祥物“冰墩墩”，发现“冰墩墩”向前匀速直线运动，如图甲所示。王亚平还做了下面有趣的实验，将一个普通的乒乓球按压进入水中，松手后发现乒乓球静止在按压位置如图乙所示。 在结束为期6个月的飞行任务后，航天员于2022年4月16日成功返回地面，此次返回是我国首次采用“快速返回技术”，其离地面10km后降落过程简化如下：返回舱在距离地面高度10km处，打开引导伞、减速伞、主伞，返回舱减速降落，在离地面规定距离时启动反推发动机，减速到2m/s左右的速度时抵达地面。 (1)航天员在空间站的惯性 （选填“小于”“等于”或“大于”）其在地球表面的惯性，材料中画线部分的现象说明力不是 （选填“改变”或“维持”）物体运动状态的原因； (2)乒乓球没有上浮的原因是 （填写正确选项前的字母）； A．乒乓球受到的浮力与重力二力平衡 B．乒乓球上下表面受到液体压力差为零 (3)返回舱返回地面需要考虑大气气流、温度、压力等因素的影响，中国科学家因此制造了一个和返回舱相似的飞行器，模拟返回舱返回地面的情况，这是运用了 （选填“控制变量法”或“等效替代法”）； (4)从打开引导伞、减速伞、主伞到落到地面的过程中，航天员的动能 ，重力势能 。（均选填“增加”“不变”或“减少”） 【答案】(1) 等于 维持 (2)B (3)等效替代法 (4) 减少 减少 【详解】（1）[1]物体的惯性只跟质量有关。航天员在空间站和在地球的质量相同，则惯性相同。 [2]空间站中王亚平向前抛出一个北京冬奥会的吉祥物“冰墩墩”，“冰墩墩”此时不受力，发现“冰墩墩”向前匀速直线运动，说明力不是维持物体运动状态的原因。 （2）太空中不受重力，则不会产生液体压强，所以乒乓球上下表面受到液体压强差为零，则上下表面受到液体压力差为零，则不会产生浮力，所以乒乓球没有上浮，故选B。 （3）返回舱返回地面需要考虑大气气流、温度、压力等因素的影响，中国科学家因此制造了一个和返回舱相似的飞行器，模拟返回舱返回地面的情况，这是运用了等效替代法，从而达到相同的效果。 （4）[1][2]从打开引导伞、减速伞、主伞到落到地面的过程中，航天员的质量不变，速度减小，则动能减小，高度降低，则重力势能减小。 11．3月23日下午，“天宫课堂”第二课正式开讲，如图为王亚平和叶光富互抛北京冬奥会吉祥物“冰墩墩”的情景。“冰墩墩”由地球带入空间站，质量 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；“冰墩墩”被抛出，说明力可以改变物体的 ；被抛出的“冰墩墩”由于 会继续运动；图中虚线OA、OB、OC分别表示三条运动轨迹。其中能正确反映冰墩墩运动轨迹的是 （选填“OA”、“OB”或“OC”）。 【答案】 不变 运动状态 惯性 OB 【详解】[1] 物体的质量与位置无关，“冰墩墩”由地球带入空间站，质量不变。 [2][3]“冰墩墩”被抛出，由静止变为运动，说明力可以改变物体的运动状态；被抛出的“冰墩墩”由于具有惯性，仍然会保持原来的运动状态，所以会继续运动。 [4] 被抛出的“冰墩墩”处于运动状态，在空间站里由于几乎不受力，根据牛顿第一定律可知，它做匀速直线运动，所以能正确反映“冰墩墩”运动轨迹的是OB。 12．阅读短文，回答下列问题。 神秘的宇宙 2021年5月15日，我国首次火星探测任务天问一号探测器成功登陆火星，在火星上首次留下中国印迹，迈出了我国星际探测征程的重要一步。宇宙深处充满了奥秘。小明同学想探究其中的奥秘，他查阅了以下资料： 第一宇宙速度，也叫环绕速度，其大小是7.9km/s，有此速度的卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动；第二宇宙速度，也叫脱离速度，其大小等于11.2km/s，速度比它大的卫星就可以挣脱地球引力的束缚，成为绕太阳运动的人造行星；第三宇宙速度，也叫逃逸速度，其大小等于16.7km/s，速度比它大的卫星就可以挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间。 要是一旦失去重力，我们的生活又会变成什么样子呢？这是一个很有趣的问题。有了宇宙飞船和航天飞机，宇航员们体验到了人在失去重力的情况下生活的感受。物体对支持物的压力小于物体所受重力的现象叫失重。宇宙飞船和航天飞机上的宇航员，也还是受到重力的，只不过由于他们高速围绕地球飞行，就好像不受重力，这种状态叫完全失重状态。在完全失重状态下，人可以飘浮在空中，要举起笨重的物体，也不用费力气，真是“轻而易举”。宇航员要睡觉，躺着、站着都行，没有不同的感觉。实际上，宇航员是钻进固定在舱壁上的睡袋里去睡的，就像虫茧挂在树枝上那样。在太空中吃、喝也很特别。首先不能吃碎渣飞溅的饼干。早先宇航员的食物是装在像牙膏一样的管里的，吃的时候往嘴里挤。现在有了很大改善，也可以吃普通的饭菜，但需在外面加一层包装。在完全失重状态下，杯里的水倒不进嘴里，宇航员喝水时要把水挤到嘴里去。 (1)地球表面的物体要离开地球，物体的速度至少要达到 km/s； (2)天问一号探测器要到达火星，它的速度要超过第 宇宙速度。如果某卫星在太空中的速度达到18km/s，它 （选填“能”或“不能”）到达太阳系以外的宇宙空间； (3)某人坐在加速下降的电梯中，按你对上文的理解，此人所处的状态就是 状态； (4)在失重状态下，下列仪器不能正常使用的是______； A．秒表 B．弹簧测力计 C．天平 D．刻度尺 (5)跨学科实践：为“天宫课堂”设计一个小实验在我国空间站里，物体处于失重状态。如果让你为“天宫课堂”设计物理实验和活动，能够完成的是______； A．使秋千来回自由摆动 B．使扔出去的物品沿直线飞行 C．利用密度不同分离食用油和水 D．验证乒乓球在水中仍受浮力 (6)完全失重状态下，宇航员平躺在睡袋上时对睡袋的压力为______。 A．0 B．约500N C．约50kg D．条件不足，无法确定 【答案】(1)7.9 (2) 二 能 (3)失重 (4)C (5)B (6)A 【详解】（1）由短文可知，第一宇宙速度，也叫环绕速度，其大小是7.9km/s，有此速度的卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动，所以地球表面的物体要离开地球，物体的速度至少要达到7.9km/s。 （2）[1]由短文可知，第二宇宙速度，也叫脱离速度，其大小等于11.2km/s，速度比它大的卫星就可以挣脱地球引力的束缚，成为绕太阳运动的人造行星，所以天问一号探测器要到达火星，它的速度要超过第二宇宙速度。 [2]由短文可知，第三宇宙速度，也叫逃逸速度，其大小等于16.7km/s，速度比它大的卫星就可以挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间，某卫星在太空中的速度达到18km/s，其大小大于16.7km/s，所以它能到达太阳系以外的宇宙空间。 （3）由短文可知，物体对支持物的压力小于物体所受重力的现象叫失重，某人坐在加速下降的电梯中，电梯对人的支持力小于人所受重力，所以此人所处的状态就是失重状态。 （4）天平的工作原理是基于物体所受的重力来测量质量，所以在失重状态下，物体不再受到重力的作用，因此天平无法正常工作，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 （5）A．在失重状态下，物体不会受到重力的影响，因此推出去的物品会沿直线飞行，不会来回自由摆动，故A不符合题意 B．在失重状态下，物体不会受到重力的影响，因此扔出去的物品会沿直线飞行，故B符合题意； C．在失重状态下，物体不会受到重力的影响，密度不同的物质混合一起，不能进行分离，故C不符合题意； D．在失重状态下，水受到的重力消失，由于乒乓球受到的浮力是水对浸在水中的乒乓球向上的力，所以乒乓球不会受到的浮力，故D不符合题意。 故选B。 （6）由于在完全失重状态下，宇航员和睡袋都处于失重状态，宇航员不会对睡袋施加任何压力，所以在完全失重状态下，宇航员平躺在睡袋上时对睡袋的压力为 0，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 13．“天宫课堂”第二课在中国空间站开讲，仍是由神舟十三号飞行乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富相互配合进行授课。他们演示了太空“冰雪”实验、液桥演示实验、水油分离实验、太空抛物实验等一系列炫酷又好玩的实验。 （1）如图1所示，在天宫课堂“液桥”实验中，两块透明板上的水球接触后合成一个，说明分子间存在 ；然后将两块透明板分开，中间形成一个长约10cm的液桥，如果这个实验在地面上完成，液桥的最大长度会 （选填“变长”、“不变”或“变短”），这是因为受到了 影响。（选填“大气压”或“重力”） （2）在太空抛物实验中，冰墩墩充当了回“助教”，它被抛出去之后，并没有像在地面上一样掉落，而是沿着原来抛出的方向近似做 运动，由此实验较好地验证了 定律。 （3）如图2所示，王亚平做了一个有关浮力的实验，在太空中，乒乓球并没有像在地面一样浮在水面，而是停留在了水中，说明乒乓球 浮力（选填“受到”或“不受”），原因是水处于“失重”状态，对浸入其中的物体没有压强和压力；在空间站进行太空授课，其中不能进行的实验是 。（选填下列选项字母） A．用弹簧测力计测量手的拉力 B．用托盘天平测物体的质量 C．探究光的反射定律 【答案】 引力 变短 重力 匀速直线 牛顿第一 不受 B 【详解】（1）[1]由于分子间存在着引力，所以在天宫课堂“液桥”实验中，两块透明板上的水球接触后合成一个。 [2][3]将两块透明板分开，中间形成一个长约10cm的液桥，这是由于分子间引力作用的结果；如果这个实验在地面上完成，由于液体受到竖直向下重力作用的影响，会使液桥的最大长度会变短。 （2）[4][5]在太空抛物实验中，将冰墩墩被抛出去之后，由于没有重力作用，所以冰墩墩会沿着原来抛出的方向近似做匀速直线运动，并没有像在地面上一样掉落。在太空中，冰墩墩不受力的作用，所以在出手后会做匀速直线运动，由此实验较好地验证了牛顿第一定律。 （3）[6]浮力产生的原因：物体受到向上的压力大于向下的压力，存在压力差产生了浮力；而在太空中，水和乒乓球处于完全失重状态，水不会对浸入其中的物体产生压力，所以在太空失重环境下浮力消失。 [7]A．用弹簧测力计测量手的拉力，与其重力没有关系，能进行本实验，故A不符合题意； B．由于物体处于失重状态，无法对托盘产生向下的压力，故不能使用托盘天平测质量，故B符合题意； C．探究光的反射定律，与其重力没有关系，能进行本实验，故C不符合题意。 故选B。 1 / 9 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$