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技術湃︱朝鮮北極星二型導彈的(最大)射程是多少?
問題:朝鮮2月12日試射的北極星二型導彈的(最大)射程是多少?此前的一些報道誤將試射的導彈稱作舞水端,后來朝鮮宣布是北極星二型。
這是一個物理題,上過半年物理課的中學生就可能做出這道題,不妨讓你的小朋友試著做一下。尤其是那些愿意走出應試教育局限的同學,應該試一下。
做題的第一步是搜集數據。現在應試教育中,數據都是題目中給出來的;實際工作中,所需數據要自己去找。找到數據的同學,先得30分。
有了數據,這個題目變成這樣:
朝鮮2月12日試射了北極星二型導彈。試射導彈軌道最高高度為500公里,導彈飛行500公里后落入海中。問:該導彈的(最大)射程是多少?
第二步,通過簡化,建立模型。應試教育中,出題者往往會明確給出簡化條件;實際工作中,簡化條件,建立模型需要自己做。完成這一步的同學,再得30分。
有了模型,這個題目變成這樣:
問題:朝鮮2月12日試射了北極星二型導彈。試射導彈軌道最高高度為500公里,導彈飛行500公里后落入海中。忽略大氣阻力,忽略地球的曲率。問:該導彈的(最大)射程是多少?
為什么地球曲率能夠忽略呢?這是因為地球赤道周長為4萬公里(所謂“坐地日行八萬里”),幾百公里彎曲不大。為什么可以忽略大氣阻力呢?這是因為只在導彈飛行速度較小的初始和再入階段,大氣阻力才比較明顯,導彈飛行較快的階段,空氣就稀薄了。在上述兩個簡化假定下,我們可以將導彈飛行過程看作是理想的拋物運動。
為了求出導彈的最大射程,需要求出導彈燃料用完的時候的速度,這個速度叫做導彈發動機的關機速度,在拋物運動中就是初始速度。這樣,題目可以變成這樣:
問題:朝鮮2月12日試射了北極星二型導彈。試射導彈軌道最高高度為500公里,導彈飛行500公里后落入海中。忽略大氣阻力,忽略地球的曲率。求導彈燃料耗盡時發動機的關機速度,并求出該導彈的(最大)射程是多少?
根據導彈軌道的最高高度為500公里,根據拋物運動規律,可以求出,導彈飛行時間為:632秒。進一步可以求出關機點總速度大約為3300米/秒,豎直向上分量為3200米/秒,水平分量為800米/秒。做出這一步再得20分。
下面題目變得更加簡單。
問題:朝鮮2月12日試射了北極星二型導彈。試射導彈軌道最高高度為500公里,導彈飛行500公里后落入海中。忽略大氣阻力,忽略地球的曲率。可以求出導彈燃料耗盡時發動機的關機速度為:3300米/秒。問:該導彈的(最大)射程是多少?
如果導彈發動機關機的時候,導彈飛行仰角為45度,根據總關機速度,可以求出最大射程為1100千米。
好了,做出這一步,再得20分。總分100分。上面四個題目實際上是一個題目,難易程度不同。做出這個題目,我們推測朝鮮北極星二型導彈的(最大)射程略超過一千公里。





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