第十九章 全國高中生物理競賽
“學(xué)習(xí)20小時?每天?”
對于吳斌這個回答,呂剛拿出一塊手帕擦了擦腦門上的虛汗,又問:“你是說這20小時,都是有效學(xué)習(xí)時間?”
“應(yīng)該算是吧。”
吳斌也沒打算把話說太滿,害怕遇上像蔡國平那樣會刨根問底的。
“如果你真能做到,可不是一般的厲害,我還想著你能有什么學(xué)習(xí)心得能普及一下呢?!眳蝿傉f完思考了一下,“不過你能這么學(xué)的話,應(yīng)該是明白物理的樂趣了吧?”
“是的,我覺的物理非常有意思!”吳斌回答的很肯定啊。
“哈哈哈,是這道理了,那你繼續(xù)加油,說不定又是個985苗子。”
“謝謝呂老師。”
“嗯,那謝謝你回答老師的問題了,回教室去吧?!?p> 等吳斌離開辦公室,呂剛走到余旭光辦公桌旁邊問:“你覺的20小時都是有效學(xué)習(xí)時間有可能嗎?”
“這我還真不知道,我讀書那會兒也沒這么拼過,畢竟打球捉蟲什么的都沒拉下?!庇嘈窆鈸u搖頭。
“一個月從0分到滿分嗎……好像也只有這么拼才能做到了?!?p> “這話可不是這么說,七八十分的可以努力出來,滿分可就沒這么容易了?!?p> “也是哈,哎呀,真是教書的時間久了,什么小怪物都能見著?!?p> “誰說不是呢?!?p> 兩人說完相視一笑,感慨了起來。
……
走在回教室路上的吳斌還在繼續(xù)糾結(jié)到底是看化學(xué)還是三角函數(shù),就被站在班級門口的蔡國平給叫住了。
“和余老師談完了?”
“嗯,談完了。”吳斌點點頭。
“那好,跟我來,我給你看點好東西?!?p> “啊?老師要不晚點吧……”
吳斌現(xiàn)在非常難受,因為他已經(jīng)快有將近一個小時沒學(xué)習(xí)了!
“晚什么晚,趕緊來,保證你喜歡?!?p> 蔡國平說完就拽著吳斌往辦公室走。
一進辦公室,吳斌立馬就感覺被一道犀利的眼光給瞪了一下,不用看他也知道是來自他們班主任陳芳的。
原因嘛……他自己當(dāng)然也明白,雖然他經(jīng)常抽空背背單詞什么的,但和物理數(shù)學(xué)比起來英語上投入的時間還是太少,這次考試能有個五六十分估計都算是他閱讀題全選B的策略做對了。
跟著蔡國平走到他辦公桌旁,吳斌就看到蔡國平將一張卷子遞到了他面前,并遞給了他一支筆。
“來,做做看。”
一看到卷子,吳斌的心情立馬好了不少,接過蔡國平遞過來的筆就看起了題。
有人設(shè)想:可以在飛船從運行軌道進入返回地球程序時,借飛船需要減速的機會,發(fā)射一個小型太空探測器,從而達到節(jié)能的目的。如圖所示,飛船在圓軌道Ⅰ上繞地球飛行,其軌道半徑為地球半徑的k倍(k大于1)。當(dāng)飛船通過軌道Ⅰ的A點時,飛船上的發(fā)射裝置短暫工作,將探測器沿飛船原運動方向射出,并使探測器恰能完全脫離地球的引力范圍,即到達距地球無限遠(yuǎn)時的速度恰好為零,而飛船在發(fā)射探測器后沿橢圓軌道Ⅱ向前運動,其近地點B到地心的距離近似為地球半徑R。以上過程中飛船和探測器的質(zhì)量均可視為不變。已知地球表面的重力加速度為g。
?。?)求飛船在軌道Ⅰ運動的速度大??;
?。?)若規(guī)定兩質(zhì)點相距無限遠(yuǎn)時引力勢能為零,則質(zhì)量分別為M、m的兩個質(zhì)點相距為r時的引力勢能Ep=r分之GMm,式中G為引力常量。在飛船沿軌道Ⅰ和軌道Ⅱ的運動過程,其動能和引力勢能之和保持不變,探測器被射出后的運動過程中,其動能和引力勢能之和也保持不變。
?、偾筇綔y器剛離開飛船時的速度大?。?p> ?、谝阎w船沿軌道Ⅱ運動過程中,通過A點與B點的速度大小與這兩點到地心的距離成反比。根據(jù)計算結(jié)果說明為實現(xiàn)上述飛船和探測器的運動過程,飛船與探測器的質(zhì)量之比應(yīng)滿足什么條件。
題目下面畫著的時候飛船返回地球的圖。
‘這題,有點意思?!?p> 拿著筆的吳斌兩眼發(fā)光。
第一問沒什么難度,很簡單的兩方程聯(lián)立求出大概算第一宇宙速度的答案。
吳斌拿起筆就開始寫。
解:設(shè)地球質(zhì)量為M,飛船質(zhì)量為m,探測器質(zhì)量為m’,當(dāng)飛船與探測器一起繞地球做圓周運動時的速度為vo
根據(jù)萬有引力定律和牛頓第二定律有(kR)2分之GM(m+m’)(m+m')kR分之vo2
對于地面附近的質(zhì)量為mo的物體有mog=GMmo/R2
解得:vo=根號k分之gR
第一問是很簡單,但這第二問就有點意思了,題目給出了一個引力勢能的式子,里面小坑相當(dāng)多,總之先不要慌,不要想為啥是無限遠(yuǎn),為啥引力勢能帶負(fù)號,這都是做完再想的事。
首先很明顯,這里動能勢能和不變,機械能守恒的表達式是Ek+Ep=0
所以就能把Ep帶代入進去。
得到
2分之1mv2-kR分之GMm=0
就解得:V’=根號kR分之2GM=根號2vo=根號k分之2gR
第二問②繼續(xù)來,首先題目給了個條件(實質(zhì)是開普勒第二定律)
即RvB=kRVA
一般來說,寫上這一步應(yīng)該就有一分了。
然后很顯然在AB兩點有機械守恒。
2分之1mvB2-R分之GMm=2分之1mvA2-KR分之GMm
算到這吳斌發(fā)現(xiàn)這里并沒有另外一個質(zhì)量。
‘嗯……遇事不決列方程!’
‘能溝通這兩個質(zhì)量的方程,只有動量守恒方程了吧?!?p> 想到這吳斌不自覺的點點頭,繼續(xù)往下寫。
?。╩+m’)vo=mvA+m'v'
最后因飛船通過A點與B點的速度大笑與這兩點到地心的距離成反比,即RvB=kRvA
解得:m'分之m=1-根號k+1分之2分之根號2-1
“呼……”
吳斌吐了口氣將筆放了下來。
“嗯,步驟都對,分?jǐn)?shù)全拿,可以??!”蔡國平看完十分欣慰的猛拍了一下吳斌的肩膀。
“挺有意思的,那老師我接著做了?!眳潜笳f完喵向下一題。
可蔡國平卻突然將卷子一抽,說:“不用做了,既然你能這么輕松就解出這道題,去參加競賽應(yīng)該也沒問題了?!?p> “競賽?”吳斌一愣。
“對,全國高中生物理競賽!”
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PS:題目里有些符號不太好打……就代替了一下。