数学建模小英雄雨来

小英雄雨来——故事场景研究引言：相信大家在小学时都学过小英雄雨来的故事，这篇文章不知道教育过多少人。当我们读它的时候，心中不知道有多少的感动。这篇文章在教育人方面确实是一篇很好的文章。但是今天我将站在科学的角度去探讨，小英雄雨来故事的真实性和可靠性，这里我将用数学建模的思想去通过物理学的方法分析整篇文章最关键的几处场景。正文：在《小英雄雨来》一文中作者是这样写雨来的游泳本领的：雨来最喜欢这条紧靠着村边的还乡河。每到夏天，雨来和铁头、三钻儿，还有很多很多光屁股朋友，好像一群鱼，在河里钻上钻下，藏猫猫，狗刨，立浮，仰浮。雨来仰浮的本领最高，能够脸朝天在水里躺着，不但不沉底，还要把小肚皮露在水面上。有以上材料可以知道雨来最擅长的游泳本领是仰泳。在《小英雄雨来》的前三段是作者为了接下来发生的场景做的铺垫。文章的前两段波澜不惊。但是到了第三段就开始着重描写雨来的特殊本领。这些特殊本领让我们从心眼里位于莱感到钦佩，但是倘若我们站在科学的角度，用科学的知识去还原事物的本质，也许我们会发现作者在写雨来的故事时不免有点夸张啦！故事的精彩之处首先从交通员李大叔的出现开始，而这也是我接下来研究这篇文章的重点。原文回放：四（掩护交通员或掩护李大叔）（勇斗）　　第二天，吃过早饭，妈妈就到东庄去，临走说晚上才能回来。过了晌午，雨来吃了点剩饭，因为看家，不能到外面去，只得趴在炕上念他那红布包着的识字课本。忽然听见街上咕咚咕咚有人跑，把屋子震得好像要摇晃起来，窗户纸哗啦哗啦响。雨来一骨碌下了炕，把书藏在怀里就往外跑，刚一迈门槛，进来一个人。雨来正撞在这个人的怀里。他抬头一看，是李大叔。李大叔是区上的交通员，常在雨来家落脚。随后听见日本鬼子叽里呱啦地叫。李大叔以最快的速度把墙角那盛着一半糠皮的缸搬开。雨来两眼愣住了：“咦！这是什么时候挖的洞呢？”李大叔跳进洞里，说：“把缸搬回原地。你就快到别的院里去，对谁也不许说。”十二岁的雨来拿出吃奶的力气，才把缸搬回到原来的地方。雨来刚到堂屋，见十几把雪亮的刺刀从前门进来。他撒腿就往后院跑。背后咔啦一声枪栓响，有人大声叫道：“站住！”雨来没理他，脚下像踩着风，一直朝后院跑。只听见子弹向他头顶上嗖嗖地飞来。可是后院没有门。雨来急出一身冷汗。靠墙有一棵桃树，雨来抱着树就往上爬。鬼子已经追到树底下，伸手抓住雨来的脚，往下一拉，雨来就掉在地下。鬼子把他两只胳臂向背后一拧，捆绑起来，推推搡搡回到屋里。以上添加下划线的地方，都是我想站在科学的角度去还原事实的原本面目。能把窗户纸震的哗哗的响和房屋都要震的摇晃，我们可以想象这声音需要多大的分贝。通过上网搜索相关资料，我查询到了有关声音分贝的一些信息。从而我们可以得出雨来当时那种场景下的大概的声音强度。为我们研究雨来接下来为李大叔挪移缸所用的时间以及这个场景究竟是怎样的一回事打好了基础。 按普通人的听觉分贝0~2020~4040~6060~7070~9090~100100~120120~300300以上效果很静、几乎感觉不到安静、犹如轻声絮语一般、普通室内谈话吵闹、有损神经很吵、神经细胞受到破坏吵闹加剧、听力受损难以忍受、呆一分钟即暂时致聋。极度聋或全聋　周围20km的人不可修复性耳聋方根据上述表格可以将上述雨来的场景所产生的声音的分贝定位70~90，也就是说鬼子的大部队在齐步走和大声嚷嚷的情况下并且发生共振，才会产生这么大的噪音。而雨来所住的村庄有几十户人家，按照当时的院落规模，一户人家按100平方米，一个庄子按40户人家算的话，那么雨来的村庄也大概有4000平方米，大约这样的声音可以传播1公里左右。如果村子的住户比较集中的话，70~90分贝的声音在雨来家里还是能听得见的。但是把屋子震的快要摇晃起来这就有点夸张啦。因为把屋子震的摇晃的声音强度至少也要达到雷声的响度。所以这里面的场景作者不免用了夸张的手法。再者，就是李大叔让雨来搬缸的场景。雨来是个12岁的孩子，十二岁的一个孩子能够搬一口什么样的缸呢？有多重呢？在我的印象中我12岁时，提一桶水都晃晃悠悠的，而且提的厨房得歇好几次。从文中可以得出的结论是雨来所搬的缸的缸底的直径是至少和一个成年人的两肩之间的距离一样的。因此，这口缸的缸底直径至少有40厘米。而这样的缸少说也得有100斤重，对于一个12岁的小孩来说是不可能搬得动的。而唯一可能的做法就是雨来是一点一点的把缸給移走的。 雨来所搬的缸按照文中所描述的就应该是这样的缸，所以雨来不可能搬的动，只可能是一点一点的把缸給移走。而且考虑到12岁的小孩的臂展根本不会能够抱住一口缸的大部分，可以得出结论雨来搬缸是不现实的。作者还在文中故意说缸中有谷糠，其实这就是在掩饰缸的重量，这一点是越描越黑。故事的高潮部分是在第六段，在这里我们重点研究的也是第六段。就是雨来在被鬼子带到河沿时，到底发生了什么，雨来逃脱了敌人的魔爪是不是真的，这里我们将通过收集大量资料，并且建立数学物理模型来研究雨来在河边发生的情况。原文回放:六（雨来没有死）（逃脱）（宁死不屈）　　太阳已经落下去。蓝蓝的天上飘着的浮云像一块一块红绸子，映在还乡河上，像开了一大朵一大朵鸡冠花。苇塘的芦花被风吹起来，在上面飘飘悠悠地飞着。　　芦花村里的人听见河沿上响了几枪。老人们含着泪，说：　　“雨来是个好孩子！死得可惜！”　　“有志不在年高。”　　芦花村的孩子们，雨来的小朋友铁头和三钻儿几个人，听到枪声，都呜呜地哭了。　　交通员李大叔在地洞里不见雨来搬缸。幸好院里还有一个出口，他试探着推开洞口上的石板，扒开苇叶。院子里空空的，一个人影也没有，四处也不见动静。忽然听见街上有人吆喝：“豆腐啦！”这是芦花村的暗号，李大叔知道敌人已经走远了。　　可是雨来怎么还不见呢？屋里屋外都没有雨来的踪影。他跑到街上，看见许多人往河沿跑，一打听，才知道雨来被鬼子打死在河沿上啦。　　李大叔脑袋轰的一声，耳朵叫起来，眼泪就流下来了。他一股劲儿地跟着人们向河岸跑。　　到了河岸，别说尸首，连一滴血也没有看见。　　大家呆呆地在河岸上立着。还乡河静静的，河水打着漩涡哗哗地向下流。虫子在草窝里叫着。不知谁说：“也许鬼子把雨来扔在河里冲走了！”　　大家就顺着河岸向下找。突然铁头叫起来：“啊！雨来！雨来！”　　在芦苇丛里，水面上露出个小脑袋来。雨来还是像小鸭子一样，抖着头上的水，用手抹一下眼睛和鼻子，嘴里吹着气，一手扒着芦苇，向岸上人问道：“鬼子走了？”　　“啊！”大家都欢喜地叫起来，“雨来没有死！雨来没有死！”　　原来，枪响以前，雨来就趁鬼子不防备，冷不防扎到河里去。鬼子慌忙向水里打枪，我们的小英雄雨来，却已经从水底游到远处去了。这段文章中其实有很多值得我们探究的地方。小英雄雨来从敌人手里死里逃生，这真的是一个奇迹吗？还是作者根本就没考虑那么多，就这样草草结尾了呢？小英雄雨来逃生研究这里利用物理上的斜上抛的原理，建立物理模型。通过研究具体的数据，算出敌人射出的子弹与雨来落水时是否有交点，来研究雨来是否在未落水之前会呗敌人击中。同时，在通过光学成像原理，来研究雨来在水中是否有中弹的可能。 假设雨来在河边时与鬼子之间的距离为1.5米，那么就以鬼子站立的地点为坐标原点。这里我们假设鬼子的所有射击手都在同一点上，而雨来与河岸之间可以假定是重合的。还有我们这里可以把模型理想化，在那个抗战时期，假设来芦花村扫荡的鬼子拿的枪都是“三八大盖”。三八大盖的参数：　　类别：旋转后拉式枪机，弹仓供弹　　口径：6.5毫米　　弹药：6.5×50mm步枪弹　　弹仓容量：5发　　全长：1,280毫米　　枪管长度：797毫米　　重量：3.95公斤　　初速：765米/秒　　有效射程：460米。12岁小孩的肺活量大概在2000~2500左右。也就是说在水中憋气大约能够憋1分钟。一个人的起跳时的速度，按垂直起跳的速度来讲，大约是在4.3m/s。12岁的小孩的身高大约在1.4m，上图勾画了这样的一个场景。雨来临近河边，而鬼子距离雨来大约有1.5m。假设鬼子的平均身高在1.7，而且鬼子射击时是瞄准了人射击。那么可以算出鬼子的枪口与竖直面所成的夹角θ=arctan5，雨来起跳的速度为4.3m/s。其行进轨迹以重心的路径为标准。子弹的轨迹是斜下抛。雨来是45度角起跳。雨来起跳和鬼子开枪是同时的。子弹的射击速度为v1=765m/s,雨来的起跳速度v2=4.3m/s。则可以列出物理公式{v10=v1sinθv11=v1sinθ+gt}{v20=v2cos45v21=v2sin45—gt}最后解得上述方程联立无解。所以雨来在跳水的过程中没被打死。 雨来入水后的情况：这个过程主要与光的折射和雨来在水中的速度以及子弹落入水中后所能达到的速度。光的成像原理：雨来在如水时通过上述计算大约为3m/s，把雨来看作是垂直入水。子弹由于瞬间速度比较大，可以看做在入水时保持原速度不变为765m/s。入水后雨来所受的阻力F=kv2，人入水后大约1.5s，速度减为0.由mg—kv2=maa=，可得k=20.2米深的小河，如果雨来潜到河底，虽然有折射现象，但是由于鬼子人还是比较多的，子弹打中雨来的事件是个大概率事件，那么我们就可以认为子弹会打到雨来。那么子弹到河底是的速度即打到雨来时的速度有多大呢？而子弹重力可以忽略不计，那么我们认为子弹在水中时只受水的阻力的影响。经计算微分方程可以得到子弹到达水底时的速度523.6m/s，远远超出了人所能承受的速度范围。三八大盖的有效射程为460米，将近一里。而雨来在水中最擅长的是仰泳，而在这种情况下不能仰泳，所以雨来在水中的速度会大打折扣，他很难在极短的时间内在水底游出460米的范围。因为游出460米的范围按雨来最快的速度也要230秒，将近4分钟的时间足够鬼子枪杀雨来的了。2米深的河水，是很难让子弹减速的，而且敌人也能看得清雨来的大致走向。因此，无论从哪个角度来分析，雨来都不可能逃脱敌人的魔爪。总结数学建模给了我们在不断的探索与发现中寻求真理的方法，对于很多事情也许听起来很生动，但是我们要用科学的方法去证实一些事情。文章我们可以看，我们不仅要懂得它的教育意义，但我们又要善于发现真理，还原事物的本质。真正的做到，用建模的思想去不断的探求现实生活中一些事情。