雖然物理考試多種多樣,包括國內(nei) 各省市的高考,以及國外的 IB、AP、A-level,但萬(wan) 變不離其宗,物理本質上考的是學生對概念、公式、以及各種物理量間關(guan) 係的認知深度。下麵我們(men) 來做一道 2020 年的物理高考題,希望你先自己做做,如果能自主做對就最好了!
解析:仔細看看,其實這道題述說了兩(liang) 個(ge) 場景。第一個(ge) 是飛機空載時,自身質量是 1.21 x 105 kg,起飛離地速度已知,是 66 m/s;第二個(ge) 場景是飛機裝載貨物後,質量增長到 1.69 x 105 kg,問的是這個(ge) 時候的起飛離地速度。兩(liang) 種場景下,升力 F = kv2 是不變的,而且其中常數 k 在兩(liang) 種場景下也可視為(wei) 不變。所以 F = kv2 應該是連接這兩(liang) 種場景的關(guan) 鍵因素。如果能把這道題分析得如此清晰,說明你的邏輯思維過關(guan) 。
解決(jue) 問題時,我們(men) 總是從(cong) 已知豐(feng) 富的場景入手,然後一步步推向未知,那麽(me) 這道題就要從(cong) 第一個(ge) 場景入手啦。給了飛機的自身質量,重力就有了,題目中又暗示了當飛機起飛離地時,飛機的重力與(yu) 升力剛好相等,那麽(me) 第一種場景的升力 F1 就能算出來了:
有了升力,又告訴了速度,就可求出公式 F = kv2 中的 k 了:
沒有計算器的情況下,我們(men) 這個(ge) 公式可以先放著。場景一的已知已經消化完了,下麵分析場景二:
由於(yu) 裝載貨物,重力增加了,在起飛的臨(lin) 界時點,升力又等於(yu) 重力,所以:
再用一遍 F = kv2 這個(ge) 公式:
由於(yu) 兩(liang) 種場景下 k 的值不變,聯立就有:
第一問搞定!!
物理大題的幾個(ge) 小問往往有連續性,第二問問的還是飛機裝載貨物後的場景,第一問中求得了末速度 v = 78 m/s,已知又給了勻變速直線運動的滑行距離,即位移 s = 1521 m,而且是由靜止開始的,所以初速度 u = 0。勻變速直線運動已知三個(ge) 量 s, u, v ,要求加速度 a,簡單!
有了加速度、初速度、和末速度,算時間就順手拈來了:
這道題就完整做出來啦!!實際上不是很難,主要是要用 F = kv2 把第一個(ge) 場景中的已知和第二個(ge) 場景中的未知聯係起來。
關(guan) 於(yu) 升力 F = kv2 再多說幾句,這個(ge) 公式表達了升力與(yu) 飛機速度的平方成正比,也就是說飛機速度越快,升力越大,那麽(me) 飛機越容易飛起來。可這是為(wei) 什麽(me) 呢?
上圖藍色部分為(wei) 機翼的截麵,你可以看到機翼上麵比下麵要鼓出一塊兒(er) 來,所以氣流從(cong) 左向右流經機翼時,上側(ce) 的氣流要比下側(ce) 的氣流路程長,時間相同,所以機翼上側(ce) 氣流流速大,那麽(me) 氣壓就低。因此,機翼的上下表麵形成了氣壓差,下表麵的高氣壓為(wei) 飛機提供了升力。而且飛機速度越快,氣流流速也越快,升力就越大。這部分常識已經超出了高中物理的範疇,就當是知識拓展吧!
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