Question

卫星绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态，在这种环境中无法用天平称量物体的质量．某同学在该环境中设计了右图所示的装置来间接测量物体A的质量．给待测物体A一个初速度，使之在桌面上做匀速圆周运动．设航天器中除右图所示的弹簧秤外，还有刻度尺和秒表．则：
（1）桌面给物体A的摩擦力能否忽略不计？为什么？
答：

能忽略．因物体A对桌面的正压力N=0，故物体A所受摩擦力f=0

（2）实验中，需要测量的物理量是哪些？
答：

要测轻绳对物体A的拉力F（弹簧秤示数），物体做圆周运动的半径R和周期T

（3）写出所测物体A的质量的表达式．
答：

FT2

4π2R

．

Answer 1

分析：（1）弹力是摩擦力产生的前提条件，物体A对桌面的正压力几乎为零，桌面给物体A的摩擦力可忽略不计．
（2）（3）摩擦力忽略不计时，由绳对物体A的拉力F提供物体的向心力，根据牛顿第二定律分析测量物体的质量需要测量的物理量和表达式．

解答：解：（1）桌面给物体A的摩擦力能忽略不计，因为物体A对桌面的正压力几乎为零，所以摩擦力几乎为零．
（2）（3）物体在桌面上做匀速圆周运动，由绳对物体A的拉力F提供物体的向心力，根据牛顿第二定律得
  F=m

4π2R

T2

，得到物体质量的表达式为
 m=

FT2

4π2R

．所以要测量轻绳对物体A的拉力F（弹簧秤示数），物体做圆周运动的半径R和周期T．
故答案为：
（1）能忽略．因物体A对桌面的正压力N=0，故物体A所受摩擦力f=0
（2）要测轻绳对物体A的拉力F（弹簧秤示数），物体做圆周运动的半径R和周期T
（3）m=

FT2

4π2R

．

点评：本题要抓住弹力与摩擦力的关系，弹力是摩擦力产生的前提条件，没有弹力一定没有摩擦力．