Question

阅读下面的短文，并结合你学过的知识回答问题。

2001年4月，已围绕地球飞行近9×10⁴圈，行程约4.0×10⁹km，工作了15年的“和平”号空间站始终因经费短缺被遥控指挥返回大气层坠入海洋。

“和平”号核心舱是苏联与1986年2月用运载火箭送上地球轨道，其轨道的高度300-400km，核心舱共有6个对接口，两块太阳能电池总面积76m²，最大输出功率9kw，动力舱中有火箭发动机，“和平”号分别与“量子”号舱、“自然”舱等6个科研舱对接并多次与美国的航天飞机对接，共接待了各国宇航员59人次，科学家们利用它进行了大量的空间生物学、医学、天文物理研究和实验，成绩斐然。这个总重116t舱内总容积470m³的高速运行的庞然大物蔚为壮观。但它返回时因与大气层摩擦燃烧只剩下20多吨碎片沉入海洋。

（1）“和平”号空间站工作需要的电能是由什么电源提供的？

（2）这个总重116t的庞然大物返回时只剩下20多吨碎片沉入海洋，在这个过程中，主要包含着哪些形式的能量转化？

（3）“和平”号空间站与“科研舱”对接时，对“科研舱”的运行速度有什么要求？

（4）请想象一下，处于失重状态下的宇航员生活中有哪些困难（至少回答两点）

Answer 1

导引：本题关于航天技术、力学中的相对静止条件和能量转化的一道综合题，设计说理、分析和计算等方面。要求能从题目提供的背景材料中分析出，空间站工作的能量转化过程，也要会分析核心舱从高空坠落过程中机械能和内能等形式的相互转化，同时还要知道运动物体之间保持相对静止的条件是速度等大小，运动同方向。只有这样才能实现航天器之间的对接。而核心舱坠落过程中主要是一些不同形式的能量的转化，主要涉及机械能与其它形式能量之间的转化。而宇航员在太空中生活会遇到哪些困难，则是考查了学生的科学幻想和合理的推想与想象能力，要求学生能合理有科学根据的想象。

解：

（1）“和平”号空间站工作需要的电能，是由太阳能电池提供的；

（2）116t的盘、庞然大物返回时只剩下20多吨的碎片，此过程主要是势能转化为动能、机械能转化为内能，内能转化为光能、化学能；

（3）“和平”号空间站与“科研”舱对接，“科研”舱的速度必须与“和平”号空间站的速度相等，处于相对静止；

（4）失重状态下的宇航员可能漂浮在空中，生活不便，例如睡觉时，伸脚会碰到舱壁就会在舱中碰来碰去；吃东西时吊下的碎渣会漂浮在空中，容易吸入气管；想喝水，杯里的东西不能倒入嘴里。

点精：本题是一道设计航天技术、相对静止条件和不同形式能量的转化。本题考查的重点在能量的转化和合理的物理情景的想象能力。试题的内容密切联系科学、技术，体现了物理与社会的联系，引导学生要重视STS意识的培养。

误区分析：本题的失分点是不会分析题目提供的数据，容易受一些无关数据的困扰，将不需要的数据运算，得出一些没有用的结果。同时由于学生对一些物理情景缺乏合理的想象，对一些物理规律成立的条件缺乏正确的理解，导致对失重条件的宇航员的生活困难无法想象出来。要解决此问题，需要学生根据已有的正确物理知识，进行合理而有根据的大胆想象。