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考点 | 《流浪地球》中蕴含物理高考知识清单来了!

高中物理 02-12 浏览量: 分享:

   要问今年春节期间的三大热门话题是什么?毫无疑问,回家、团聚、《流浪地球》!这部被称为中国科幻电影里程碑的作品,非常值得被高中生关注,三好网小编整理了《流浪地球》中蕴含的物理高考知识清单,赶快来学习一下吧!

 

 


  《流浪地球》之所以如此火爆,抛却娱乐因素,最重要的原因是——科幻,正日益成为高考命题热点!是否具有科幻素养,正日益成为今后顶尖大学选拔人才的重要标准!

  之前有高中生因为阅读刘慈欣的《三体》迷恋上物理,对,是物理,就是那门最让高中生抓狂、没有之一的科目;2018年高考全国2卷更是首次将科幻作品选做语文现代文阅读材料;教育部在春节前公布的官方承认的31项高中生国家级赛事,科幻文学大赛取代诞生过韩寒、郭敬明之类小清新的“新概念”作文大赛,硬核入选!

  因此,同样改编自刘慈欣作品的《流浪地球》很有可能入选高考题。且看学习哥为大家汇总的《流浪地球》中蕴含的物理高考知识清单——
 

  考点1:牛顿第二定律 F合 =ma

  为了移动地球,地球人建造了万台超级聚变发动机,每座11公里高,总共能产生150万亿吨的推力,约为150亿亿牛顿。地球的质量大约6亿亿亿千克,利用牛顿第二定律,可以粗略计算除发动机推动地球产生的加速度约等于0.000000025倍的地球表面重力加速度,也就是0.00000025m/s2,相当于地球在一年后的速度只有大约7.9m/s,尚且不如博尔特在100m赛道上的速度,根本无法驱动地球逃离太阳系的束缚。
 

  大刘也曾后悔说“当时没有经验,竟把地球发动机的具体参数全部详细列出,详细到可以很方便地直接计算地球得到的加速度,计算的结果是:发动机只能给地球零点(N多个零)几的加速度,别说航行,改变轨道都不可能”。

  考点2:卫星的发射与变轨

  影片中,地球为了逃离太阳系,设定了一个飞往木星的冒险轨道,差点毁掉地球。这种冒险的原因是为了利用木星给地球加速。这种加速的方式俗称引力弹弓(gravitational slingshot)或者叫引力助推(gravity assist)。这样地球就获得了木星的轨道速度,再加上原有的速度,速度增加到了二者之和,地球的速度和能量都增加了,却没有消耗任何燃料。
 

  其实不仅在“流浪地球”计划中使用这个原理使得地球加速,在2007年7月6日,旅行者1号距离太阳154.4亿公里(103.2天文单位),它在经过木星和土星时通过引力助推获得了足以完全摆脱太阳引力的动能。目前是距离地球最远的人造物体,位于太阳系和星际空间之间的边缘带。

  在日常的卫星发射过程中,科学家们也会利用地球的自转,使得卫星在发射的时候就先天的具有地球自转的线速度,从而节省燃料。

  例题:
 

 
  考点3:动量守恒中的反冲模型

  影片中,为了移动地球,地球人建造了万台超级聚变发动机。这些发动机喷射火焰产生推力,推动地球。这正是动量守恒定律中的应用——反冲运动。
 

  喷气式飞机和火箭的飞行应用了反冲的原理,它们都是靠喷出气流的反冲作用而获得巨大速度的。现代的喷气式飞机,靠连续不断地向后喷出气体,飞行速度能够超过l000m/s。

  例题:
 

  考点4:核反应中的核聚变

  影片中提到地球发动机的能量来自“重元素聚变”。核聚变这个概念我们并不陌生,“两弹一星”中氢弹就是一种剧烈的核聚变现象。所谓重元素聚变一般发生在大质量恒星演化末期的核心处,这里说的大质量最少也要8颗太阳质量以上了。
 
 

  实际上,我们身边的元素,除了氢和氦,基本都是在恒星燃烧、超新星爆炸以及中子星合并过程中形成的。有句话说的很好“我们其实都是核废料”。

  例题:
 

  考点5:光年和比邻星

  稍有天文常识的人都知道,距离太阳系最近的恒星是“比邻星”,只有4.2光年。虽说是只有4.2光年,但是对于我们来说也是遥远不过的距离了,要知道1光年大约等于9.5万亿公里。如果用最快的宇宙飞船,到比邻星去旅行的话,来回就得17万年。在广袤的宇宙系统中,虽说是比邻也远在天涯。
 

  比邻星和太阳也就是离地球最近的两颗恒星,因科学家研究恒星的相互影响,测量科学数据时,最喜爱以比邻星和太阳为样本,这就是比邻星在科学上的最大价值。

  例题:
 
 

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