“雪龙”破冰极地救援 物理原创专题

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1、 精品系列资料 传播先进教育理念 提供最佳教学方法“雪龙”号科考船 物理原创专题科学探索“雪龙”号科考船如何成功营救俄罗斯籍“绍卡利斯基院士”号客船52名乘客及如何安全返回探索。 1“雪龙”号科考船成功营救俄罗斯籍“绍卡利斯基院士”号客船52名乘客素材呈现“雪龙”号相关资料“雪龙”船由乌克兰赫尔松船厂于1993年建造。我国购进后，投资改造成极地考察船。“雪龙”号总长167.0米、宽22.6米、型深13.5米、满载吃水9.0米、自重11400吨、满载排水量21025吨、最大航速18节、续航力20000海里、主机13200千瓦*1台,副机800千瓦*3台、载重量10225吨。“雪龙”船属B1级破冰

2、船，能以1.5节航速连续破冰1.1米（含0.2米雪）前行。圣诞前夜，载有74人的俄罗斯客船“绍卡利斯基院士”号在南极冰区遇险, “绍卡利斯基院士”号客船在南极被困已经7天。正航行在南大洋的中国极地科考船“雪龙”号25日全速前往救援。27日24时，两船距离仅6.1海里。然而由于天气状况的持续恶化，当地时间27日24时(北京时间23时)，考虑到被困的俄罗斯船只解除了冰山的威胁，降低了求救等级，而眼前浮冰区的严重程度远远超出了“雪龙”号破冰能力，加之即将到来的一个西风带气旋还会进一步加剧浮冰的厚度和密度，“雪龙”号决定停止破冰前进，原地加强自身安保。北京时间1月2日19时30分，中国“雪龙”号科考船

3、在澳大利亚“南极光”号极地考察破冰船配合下，成功营救在南极遇险的俄罗斯籍“绍卡利斯基院士”号客船上的52名乘客。“雪龙”号船准备撤离浮冰区继续执行后续考察任务时，所在地区受强大气旋影响浮冰范围迅速扩大，造成“雪龙”号船及船上101名人员被困。2014年元月7日，期盼已久的西风终于吹到了“雪龙号”所在的海域，久违的阳光也照耀到了白色冰面上。“雪龙号”抓住了短暂的有利天气窗口，经过十几个小时努力，终于在北京时间昨天下午5点50分，驶出了厚重的密集浮冰区，胜利突围。1月2日，中国“雪鹰12”直升机准备转移“绍卡利斯基院士”号上的乘客。“雪鹰12”直升机机长贾树良说，“雪鹰12”准备起飞监控“雪龙”号

4、周围浮冰情况。曲探宙在电话采访时还说，困住“雪龙”号的浮冰超过3米厚，这已经超出“雪龙”号的破冰能力。不过，曲探宙表示，“雪龙”号的受困人员都很安全，船上食物也很充足。曲探宙指出，在对“绍卡利斯基院士”号客船施救后，强旋风和水流推动浮冰行成冰坝，这导致“雪龙”号科考船陷入困境。澳大利亚破冰船“南极光”号3日晚上停在附近无冰水域准备提供帮助。俄罗斯籍“绍卡利斯基院士”号客船和“雪龙”号科考船的两位船长4日上午达成一致意见，不再向“南极光”号寻求援助，这两艘船可以为彼此提供支持。对“绍卡利斯基院士”号的救援行动已于3日上午全部结束。从雪龙船甲板往外望去，视野里全是白色冰雪，看不到水面。根据现场反馈

5、回来的信息，雪龙船距离开阔海域最近约21公里，周围被密集海冰包围，包括大块浮冰和大面积冰脊，部分海冰厚度达3米4米，前方、右后方各有冰山阻挡，海冰堆积很高，远超雪龙船1米的破冰能力。 1月4日17时，记者通过与雪龙船前方连线获悉，船上补给物资充足，101名队员情绪稳定，身体健康，船舶设备安全。雪龙船在浮冰中开辟了长约1公里的“破冰跑道”，等待天气条件转变。1月6日和7日，该海域将有一股热带气旋经过，风向可能会由东南风变为西风，学科点拨 雪龙号运动过程及定位是物理中对运动物体的描述的基本方面。如质点，位移与路程，时间与时刻，速度等方面。对航速，续航力，功率等于功能知识密切相关。也可以与图像知识进

6、行结合。2. 雪龙船将选择有利时机尝试突围，机动性和破冰能力不足，是雪龙船此次受困的原因之一，需要一艘在南极破冰能力强大的科考船。素材呈现据央视最新报道 “雪龙”号周围的海冰状况已经有了变化，原本在“雪龙”号右侧的一座大冰山，昨日下午开始以每小时500米的速度向西北移动。因为西北方向就是“雪龙”号要撤离的方向，因此已经不会对“雪龙”号造成危险，并且还可能为它“开出”一条航道来。报道称，困住“雪龙”号的因素在海上是浮冰，在天上是强大的气旋。明后两天，随着风向的变化，潮流转向以及风力扩散漂移，“雪龙”号有望成功破冰。国家海洋局基地办公室主任曲探宙介绍说，西风使得“雪龙”号西侧的浮冰不断地对船形成挤

7、压和围拢，如果接下来转成东向风的话，远处的冰会在风力的作用下向西漂移和扩散，使得冰区出现拉伸性的裂隙，“雪龙”号就可以进入到清水区。冰也会因此产生变化，雪龙船将选择有利时机尝试突围。专家指出，机动性和破冰能力不足，是雪龙船此次受困的原因之一，因此迫切需要一艘在南极破冰能力强大的科考船。目前，我国仅有雪龙船一艘极地科学考察破冰船，因同时兼顾南、北极多项考察任务，无法开展大规模极地环境调查工作，多年来已超负荷运行，经历几次大修。雪龙船破冰能力约为1米，没有专门破冰设备，仅靠自身重量碾碎冰块再行前进。“如果新的破冰船建成，将具备双向破冰能力，脱离类似于这次雪龙船受困冰区将不是难事。”有极地专家介绍说

8、。新建极地科考破冰船要比雪龙船小，机动性更强。破冰能力则提高到可破2米厚冰雪，是满足无限航区与南北两极海域航行和科学调查作业要求的极地科学考察破冰船。破冰能力说明和人们通常的想象不同，破冰船实际上主要依靠重力破冰。在连续作业模式下，破冰船船首在强大的动力驱动下驶上冰面，借助船体的重量将冰压碎。传统破冰船船头呈勺形，就是为了有助于实现这一动作。因此，破冰船的能力取决于船只的重量和将船推上冰面的推进力。现代破冰船吨位通常在万吨左右，也是出于压碎冰面的这一目的。一般而言，专业破冰船要达到至少三个条件：能够在南极或北极的重海冰区域航行;抗冰性足以承受陆缘冰，装机功率至少达到1万马力。此外，破冰船的长宽

9、比例同一般海船大不一样，纵向短，横向宽，这样可以辟开较宽的航道。破冰船船头外壳用高强度的厚钢板制成，内部由密集的型钢构件支撑，船身吃水线部位用抗撞击的合金钢加固。此科考将建我国第四个南极科考站泰山站，将来还要建第五个科考站，极地科考保障能力亟待提升。新的破冰船建成后，并非要替代雪龙船，而是一起形成优势互补、定位明确的极地科学考察姐妹船，将会极大地提升我国极地考察能力。专家建议，在针对南极科考保障能力和应急保障能力的建设上，应加快推进新的破冰船的建造工作，尽早交付使用，提升我国极地科考水平。学科点拨 传统破冰船船头呈勺形，这种结构就是通过斜面分解推力，使船体产生向上的分力，让船体滑上冰面，从而压

10、碎冰面。雪龙船破冰能力约为1米，没有专门破冰设备，仅靠自身重量碾碎冰块再行前进。这种破冰方式在船头利用适当的角度，获得最大的效率让船滑上冰面，既有船的动力也有船的重力参与压碎冰面，其间受力分析文章很大；装机功率影响破冰船的破冰能力，根据p=fv,可知功率越大，则可以产生的推力越大；如果新的破冰船建成，将具备双向破冰能力，脱离类似于这次雪龙船受困冰区将不是难事。可以运用力与运动的关系来分析里面的运动学与受力的关系即考察牛顿运动定律。学以致用【原创试题】试题一. 2013年12月27日，南极一艘俄罗斯科考船“绍卡利斯基院士号”在南极冰区遇险，正航行在南大洋的中国极地科考船“雪龙”号全速前往救援。2

11、7日24时，两船距离仅6.1海里，克服种种困难于北京时间1月2日19时30分, “雪龙”号科考船成功营救俄罗斯籍“绍卡利斯基院士”号客船52名乘客。下面说法正确的是（ ）A 计算中国极地科考船“雪龙”号在海洋中的航行速度时可以看成质点。B.“雪龙”号救援乘客过程中可以看成质点。C“雪龙”号与“绍卡利斯基院士号” 两船距离仅6.1海里为位移。D北京时间1月2日19时30分指的是时刻。【知识点】质点，位移与路程，时间与时刻【答案】 ACD【解析】A计算航行速度时因为可以忽略形状所以可以看成质点。B救援乘客过程中不能忽略形状与大小故不能看成质点。C由位移定义可知雪龙”号与“绍卡利斯基院士号” 两船距

12、离仅6.1海里为位移。 D 19时30分指的是时刻，对应于时间轴上一点。【思路点拨】此题考查质点，位移与路程，时间与时刻等几个基本物理量，掌握理解物理量的概念及内涵。试题二 中国“雪龙”号科考船上的“雪鹰12”直升机飞行6架次，成功将被困的俄“绍卡利斯基院士”号上所有52名乘客转移到澳大利亚“南极光”号破冰船上。救援中“雪鹰12”直升机由俄“绍卡利斯基院士”先经过向上加速，水平匀速，然后降落到南极光”号补给船附近一大块浮冰上。下列描述正确的是（）A“雪鹰12”直升机加速上升时，乘客是处在失重状态B当“雪鹰12”直升机匀速飞行时，游客是处在超重状态C当“雪鹰12”直升机减速下降时，游客是处在超重

13、状态D当“ 雪鹰12”直升机匀速上升时，游客是处在失重状态【知识点】超重和失重【答案】C【解析】A雪鹰12”直升机加速上升时,乘客受到重力和支持力，加速度向上，根据牛顿第二定律，有N-mg=ma ，故Nmg，故为超重A错误；B当“雪鹰12”直升机匀速飞行时，乘客受到重力和支持力，二力平衡，故支持力等于重力，故B错误；C当雪鹰12”直升机减速下降时加速度向上，根据牛顿第二定律，有N-mg=ma，故Nmg，故C正确；D、当“雪鹰12”直升机匀速上升时，乘客受到重力和支持力，二力平衡，故支持力等于重力，故D错误；【思路点拨】本题关键对乘客受力分析和运动情况分析，找出加速度方向，然后根据牛顿第二定律列

14、式分析即可。试题三 “雪龙”号科考船成功营救 “绍卡利斯基院士”号客船，受强旋风和水流推动浮冰行成冰坝，导致“雪龙”号科考船陷入困境，雪龙船距离开阔海域最近约20公里，周围有大块浮冰和大面积冰脊，“雪龙”号长167米，质量为1.70吨，雪龙船靠自身的动力及破冰能力，能突破自身重K倍的阻力（K为0.002），使其匀速前进。（运动过程中动力及破冰能力合力看做恒力，阻力看做恒力进行处理）(1)若1月6日该海域一股热带气旋经过，风向会由东南风变为西风，浮冰等阻力变为K倍（K为0.001）,若破冰能力不变，则由静止开始多长时间可以脱离危险？(2)若我国新建极地科考破冰船要比雪龙船小，机动性更强。脱离类似

15、于这次雪龙船受困冰区将不是难事，新建极地科考破冰船破冰能力则提高到“雪龙”号2倍，质量为原来的五分之四，在1月6天气下，由静止开始能提前多长时间脱离危险?【知识点】牛顿第二定律【答案】 （1） 2000s （2）1000s【解析】（1）当雪龙号匀速前进时，F动=F阻=Kmg=0.002mg1月6日时，F阻=Kmg=0.001mg由牛顿第二定律，F动-F阻=ma（2）新建破冰船，质量为m，加速度为a，F动=2F动F阻=kmg由牛顿第二定律F动-F阻=ma 由 【思路点拨】由情景建立好物理模型，匀速前进时为平衡状态，受阻力变化后做匀加速直线运动，由牛顿第二定律结合运动学方程可解。计算时先化简公式，再代入数值更能减少计算时间。联系地址：郑州市经五路66号河南电子音像出版社有限公司 邮编 450002 电话 400-688-1789第 7 页 共 7 页