物理题看不懂(20分)最大与地面成什么角度抛出石头,才能使石头在运动过程中始终远离地面上的抛出点?(不计空气阻力)最后一

1个回答

  • 二楼正确,答案是角度的正弦值的平方必须要小于8/9 .

    以抛出点为原点,水平方向为x轴,竖直向上为y轴建立坐标系

    为简便,不妨设初速率为1..

    设抛出方向与水平夹角为A,重力加速度g;石头水平、竖直方向的位移分别为x,y;时间t

    x=1*cosA*t

    y=1*sinA*t-0.5gt^2

    石头与原点距离的平方为 x^2+y^2

    化简得x^2+y^2=t^2+0.25*g^2*t^4-g*t^3*sinA

    依题意,x^2+y^2应该随着t的增大而单调增大.

    于是问题转化为:A最大为何值时x^2+y^2是关于t的单调增函数

    用导数解方便些.如果不会用导数的话,你就用高中里关于单调函数的那些知识(先设t1<t2,然后函数想减,然后……)

    解法如下:

    对x^2+y^2=t^2+0.25*g^2*t^4-g*t^3*sinA关于t求一阶导数,得

    2t+g^2*t^3-3*g*t^2*sinA

    为使x^2+y^2关于t单调增,则要求其一阶导数≥0

    化简得sinA≤(2/gt + gt)/3

    由于不等式右边的最小值为 3分之2倍根号2,为使不等式对任意t恒成立,需要

    sinA≤3分之2倍根号2

    所以最大与地面成的角度为arcsin(3分之2倍根号2) ,约等于70.5度