Question

2009年10月9日，美国两航天器先后撞击月球．如图甲所示，“半人马座”火箭撞月时，在月球上击起一点六公里高的尘埃，其中含有约二十五加仑的水．结果显示，月球上存在水，引起了人们的广泛兴趣．
（1）科技人员是通过电磁波来向两航天器传递控制信号的，若该电磁波的频率为750 kHz，其波长是

400

m．月球离地球平均距离3.84×10⁵km，则航天器即将撞月前，发出的信号约需

1.28

s才能传到地球．（电磁波在真空中的速度c=3×10⁸m/s）
（2）航天器在准备撞月减速过程中其动能

减少

  （增加/不变/减少）；它与月球的碰撞会产生大火球，此过程中能量的转化情况是

机械能转化为内能

．
（3）小明在网上看到图甲的航天器撞月图片之后，联想到在体育比赛中撑杆跳高运动员要落在厚厚的海绵垫上（图乙）．根据以上现象，小明提出一个问题：一个物体撞击其他物体时，撞击力的大小是否与相互作用的时间有关？他猜想：可能与相互作用的时间有关．
小明根据自己的猜想，设计了如下的实验方案：在两个相同的玻璃槽中盛放不同厚度的面粉，从相同的

高度

，先后由静止释放同一只鸡蛋，落在面粉厚度大的槽中，留下较深的坑，鸡蛋完好无损；落在面粉厚度较小的槽中，鸡蛋破裂．在这里，小明是通过比较

鸡蛋在面粉上留下坑的深浅

看出撞击时间的长短．由此，你得出的结论是

相同条件下，撞击时间越短，撞击力越大

．

Answer 1

分析：（1）知道电磁波速和频率，根据λ=

v

f

计算波长．
知道路程和速度，计算时间．
（2）分析动能大小的变化，从动能大小的影响因素分析．动能大小跟物体的质量和速度有关．质量一定时，速度越小，动能越小；速度一定时，质量越小，动能越小．
航天器撞月过程中，产生大火球，说明温度升高，内能增大，机械能转化为内能．
（3）探究撞击力和撞击时间的关系，要控制物体相同、物体由静止释放的高度相同．
通过鸡蛋在面粉上留下坑的深浅，反映撞击时间的长短，通过鸡蛋是否破裂反映撞击力大小．

解答：解：（1）λ=

v

f

=

3×108m/s

750×103Hz

=400m．
t=

s

v

=

3.84×105km

3×105km/s

=1.28s．
（2）航天器在准备撞月减速过程中，航天器的质量不变，速度减小，动能减小．
航天器撞月过程中，产生大火球，说明温度升高，内能增大，机械能转化为内能．
（3）探究撞击力和撞击时间的关系，要控制物体相同、物体由静止释放的高度相同．所以要使同一个鸡蛋在相同高度由静止释放，通过鸡蛋在面粉上留下坑的深浅，反映撞击时间的长短，通过鸡蛋是否破裂反映撞击力大小．
面粉上留下的坑浅时，鸡蛋破裂，面粉上留下坑深时，鸡蛋完好．所以撞击力的大小与相互作用的时间有关．相同条件下，撞击时间越短，撞击力越大．
故答案为：（1）400；1.28；（2）减小；机械能转化为内能；（3）高度；鸡蛋在面粉上留下坑的深浅；相同时间下，撞击时间越短，撞击力越大．

点评：撞击力和撞击时间的关系是高中的内容，本题通过实验设计，并总结实验结论，是为了初中和高中物理知识的衔接，用控制变量法和转换法，探究撞击力和撞击时间的关系．对学生来讲有一定的难度．