抛体运动,需要运用导函数和三角函数知识

问题描述:

抛体运动,需要运用导函数和三角函数知识
已知恒定初速度为v,抛出点距水平面高度为h,要使抛出物体的水平距离最大,初速度仰角θ应是多少?
(解题过程最好附上图片)
注意:要用v,h,g(重力加速度)表示出最佳θ
此题系某高校自主招生考题,解题过程非常困难.
1个回答 分类:数学 2014-11-20

问题解答:

我来补答
抛体运动 H=h+(vsinα)t-(gt²/2),s=(vcosα)t;
当 H=0 时对应时水平距离即为抛距 S;将 t=S/(vcosα) 代入 H 的表达式中:
0=h+(vsinα)[S/(vcosα)]-(g/2)[S/(vcosα)]²,化简 2hv²cos²α+Sv²sin2α=gS²;
上式两端对 S 求导:(Sv²cos2α-hv²sin2α)(dα/dS)+……=0;
若对应 α 可使 S 最大,则 dS/dα=0,从而有 Sv²cos2α-hv²sin2α=0,∴ S=htan2α,代入前式:
2hv²cos²α+hv²sin2αtan2α=gh²tan²2α → 2cos²α+(sin²2α/cos2α)=(gh/v²)(sin²2α/cos²2α)
→ (1+cos2α)cos2α+sin²2αcos2α=(gh/v²)sin²2α → 2cos2α+cos²2α-cos³2α=(gh/v²)(1-cos²2α)
→ 2cos2α+[1+(gh/v²)]cos²2α-cos³2α=gh/v²;
最后得到的是关于 cos2α 的一元三次方程,用公式法求解可得出抛射角 α;
再问: 导函数的计算我还不太熟,“……上式两端对 S 求导:(Sv²cos2α-hv²sin2α)(dα/dS)+……=0;若对应 α 可使 S 最大,则 dS/dα=0,从而有 Sv²cos2α-hv²sin2α=0……”中(dα/dS)是什么意思,为什么当S最大时,dα/dS就为零,Sv²cos2α-hv²sin2α也跟着为零了?
再答: dS/dα=0 预示 S 在对应 α 处取得极(大)值,此时无论 α 增大还是减小 S 都将减小; 因为 dS/dα=0,所以 dα/dS 为无穷大,若使所得方程成立,则 dα/dS 前的系数必须为 0;
 
 
展开全文阅读
剩余:2000
上一页:ghhhhh
下一页:概括每段段意