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直升机悬停的奥秘
直升机(图8.2-8)除了可以正常飞行,还可以悬停在空中进行作业,这也是直升机区别于一般固定翼飞机的一种特有的飞行状态。为什么直升机可以停在空中呢?这要从它的飞行原理谈起。任何物体想要离开地面,都需要克服来自地球对物体的重力。重力的方向是竖直向下的,它将地球上的物体紧紧拉住。飞机想要升空,那必然需要一种向上的升力来克服重力,把它往上拉,当升力大于重力时,飞机便可以离开地面,升上空中。

直升机的发展起源于中国的竹蜻蜓:两片削成厚薄不匀的竹片装在一根木棍上,双手一搓,竹片利用惯性和气压作动力便可飞上天空。直升机头顶上的旋翼与竹蜻蜓相似,直升机起飞的升力正是来自旋翼不停地旋转。单旋翼式直升机靠大螺旋桨旋转产生的升力来平衡重力。直升机的桨叶大概有2~3 m长,一般由5叶组成。普通飞机是靠机翼产生升力起飞的,而直升机是靠螺旋桨转动,拨动空气产生升力的。直升机起飞时,螺旋桨越转越快,产生的升力也越来越大,当升力大于飞机的重力时,直升机就起飞了。在飞行中,飞行员要调节飞行高度,通过改变大螺旋桨旋转的速度就可以实现。
当升力与重力相等时,直升机在空中的垂直位置能够保持不变。旋翼运转时形成的桨盘平面,向不同方向倾斜时,可以抵抗四周的气流,使直升机在空中的水平位置保持不变。而直升机的尾桨抵消了主旋翼的反向力矩,避免机体自旋。如此一来,直升机就能稳定地悬停于空中了。
也就是说,直升机的悬停主要是依靠旋翼产生的升力与直升机本身的重力达到平衡来实现的。
请根据上述材料,回答下列问题。
(1)直升机向上匀速直线运动时所受升力大小(填“大于”“小于”或“等于”)重力大小。
(2)直升机可以悬停在空中的力学原理是:。

等于
二力平衡

【分析】
1. 分析第一问：直升机向上匀速直线运动时处于平衡状态，根据平衡状态的受力规律，竖直方向上的升力和重力是一对平衡力，平衡力大小相等，因此升力等于重力。
2. 分析第二问：直升机悬停时处于静止状态，属于平衡状态，此时竖直方向上旋翼产生的升力与直升机的重力满足二力平衡的条件，以此实现悬停。
【解析】
(1) 直升机向上做匀速直线运动时，处于平衡状态，在竖直方向上受到的升力和重力是一对平衡力，根据二力平衡的特点，这两个力大小相等，所以升力大小等于重力大小。
(2) 直升机悬停在空中时，处于静止状态，此时直升机受到竖直向上的升力和竖直向下的重力，这两个力大小相等、方向相反、作用在同一物体上且在同一直线上，是一对平衡力，所以其力学原理是二力平衡。
【答案】
(1) 等于
(2) 二力平衡
【知识点】
二力平衡条件，平衡状态判断
【点评】
本题结合直升机悬停的实际场景，将物理知识与生活应用结合，考查对平衡状态和二力平衡条件的理解，帮助学生提升知识迁移与应用能力。
【难度系数】
0.7