解题思路:(1)对整体以及隔离对宇航员受力分析,根据牛顿第二定律求出重力加速度的大小.
(2)根据密度公式以及万有引力等于重力这一理论,求出星球的平均密度和地球的平均密度之比.
(1)设宇航员受到绳向上的拉力为F,由于跨过定滑轮的两段绳子拉力相等,吊椅受到绳的拉力也是F,对他和吊椅整体进行受力分析如图所示,则有:
2F-(m1+m2)g=(m1+m2)a
设吊椅对宇航员的支持力为FN,压力为FN′,根据牛顿第三定律得:FN=FN′.
对宇航员,由牛顿第二定律得,F+FN-m1g=m1a
代入数据解得g=6m/s2.
(2)由星球密度ρ=
M
4
3πR3和
GMm′
R2=m′g得,
该星球的平均密度与地球的平均密度之比
ρ
ρ0=
gR0
g0R,
代入数值解得
ρ
ρ0=
16
25=0.64.
答:(1)星球表面的重力加速度为6m/s2.
(2)该星球的平均密度与地球的平均密度之比0.64.
点评:
本题考点: 万有引力定律及其应用;力的合成与分解的运用;牛顿第二定律.
考点点评: 解决本题的关键能够正确地受力分析,运用牛顿第二定律进行求解,注意整体法和隔离法的运用.