高中物理 4.6《超重和失重》素材 粤教版必修1.doc

完全失重情况下的一些物理现象人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机等航天器进入轨道后其中的人和物将处于失重状态。航天器进入轨道后可以近似认为是绕地球做圆周运动做圆周运动的物体的速度方向是时刻改变的因而具有加速度它的大小等于卫星所在高度处的重力的大小。这跟在以重力加速度下降的升降机中发生的情况类似航天器中的人和物都处于完全失重状态。你能够想像出失重的条件下会发生什么现象吗？你设想地球上一旦重力消失会发生什么现象在宇宙飞船中就会发生什么现象。物体将飘在空中液滴呈绝对球形气泡在液体中将污泥浊水上浮。宇航员站着睡觉和躺着睡觉一样舒服走路务必小心稍有不慎将“上不着天下不着地”食物要做成块状或牙膏似的糊状以免食物的碎渣“漂浮”在空中进入宇航员的眼睛、鼻孔……你还可以继续发挥你的想像力举出更多的现象来。你还可以再想一想人类能够利用失重的条件做些什么？下面举几个事例将会帮助你思考。这里所举的事例虽然还没有完全实现但科学家们正在努力探索也许不久的将来就会实现。在失重的条件下熔化了的金属的液滴形状呈绝对球形冷却后可以成为理想的滚珠。而在地面上用现代技术制成的滚珠并不呈绝对球形这是造成轴承磨损的重要原因之一。玻璃纤维（一种很细的玻璃丝直径为几十微米）是现代光纤通信的主要部件。在地面上不可能制成很长玻璃纤维因为没等到液态的玻璃丝凝固由于重力的作用它将被拉成小段。而在太空的轨道上将可以制造出几百米长的玻璃纤维。在太空的轨道上可以制成一种新的泡沫材料泡沫金属。在失重条件下在液态的金属中通以气体气泡将不“上浮”也不“下沉”均匀地分布在液态金属中凝固后就成为泡沫金属这样可以制成轻得像软木塞似的泡沫钢用它做机翼又轻又结实。同样的道理在失重的条件下混合物可以均匀地混合由此可以制成地面上不能得到的特种使合金。电子工业、化学工业、核工业等部门对高纯度材料的需要不断增加其纯度要求为“6个9”至“8个9”即99.9999%－99.999999%.在地面上冶炼金属需在容器内进行总会有一些容器的微量元素掺入到被冶炼的金属中。而在太空中“悬浮冶炼”是在失重条件下进行的不需要用容器消除了容器对材料的污染可以获得纯度极高的产品。在电子技术中所用的晶体在地面上生长时由于受重力的影响晶体的大小受到限制而且要受到容器的污染在失重条件下晶体的生长是均匀的生长出来的晶体也要大得多。在不久的将来如能在太空建立起工厂生产出砷化镓的纯晶体它要比现有的硅晶体优越得多将会引起电子技术的重大突破。在太空失重的条件下会生产出地面上难以生产的一系列产品。建立空间工厂已经不再是幻想。科学家们在太空中做各种实验青年学生也可以提出自己的太空实验设想展开你想像的翅膀为宇宙开发贡献一份力量！国际空间站进行试验以减轻宇航员的失重不适俄罗斯地面飞行控制中心发言人伦金说国际空间站第１８长期考察组成员当天在站内进行了一项医学试验其结果将有助于科学家开发出新方法帮助宇航员在长期飞行过程中保持工作效率。据俄塔社报道第１８长期考察组的美国宇航员迈克·芬克当天参加了一项代号为“项圈－Ｍ”的试验。迈克·芬克在大腿上佩戴一种由弹性材料制成的“项圈”这种装置对其大腿静脉进行有规律的挤压。伦金介绍说当载人航天器起飞或降落时由于处于失重状态宇航员会感到身体不适从而影响其工作而这种特制的“项圈”能阻止宇航员体内血液过多流向腿部或头部减轻宇航员身体的不适感。他指出这种特制“项圈”适合所有专业和非专业宇航员在短期或长期太空旅行中使用。这位发言人还指出在上述试验中超声波仪器会同时对戴“项圈”的宇航员在不同失重阶段的身体状况进行检测其研究结果将有助于科学家开发出新方法帮助宇航员在往返火星和地球等长期飞行过程中保持工作效率。我对“超重”、“失重”的理解一、我对“人的感觉”的解读关于超重和失重的讨论中大家引用最多的一句话便是爱因斯坦所说：超重和失重都是人的感觉。虽然我们都不认为这是爱因斯坦对超重和失重所下的科学定义。但是仔细思考和解读这句话的深刻含义无疑有助于我们理解和领悟超重和失重的本质意义。我对这句话大致有这样三层意思的认识：第一人的感觉是人体对外界刺激的反应超重和失重的感觉其实就是与人体正常受重比较而产生的差异感。人对“正常受重”的感觉与身俱来。所以判定是超重还是失重只能与地面上物体所受的重力作比较才有意义。第二所谓“人的感觉”强调的是观察主体的确定也即参考系的选择。因此这里“人的感觉”可以理解为：观察者以自身为参考系能够在不借助外界信息输入的情况下通过实验、观察和比较获得的判断。第三、所谓“人的感觉”体现的是人的共性而非某个人的主观判断。如果对同一事物仁者见仁、智者见智产生不同的“感觉”显然不能成为科学定义的前提。因此这里所谓的“人”必须是对同一事物具有完