1樓:阿克學長
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根據摩擦角推論,當推力與水平方向夾角的正切等於接觸面的動摩擦因數時,物塊整體的加速度最大。
摩擦角推導示意圖
如上圖所示:物塊的重力為,與地面的動摩擦因數為,現在用大小不變方向可以自由改變的外力作用在物塊上,不考慮物塊的轉動,試求物塊的加速度最大為多少並給出此時外力的方向。
解答:首先,根據牛頓第二定律,利用正交分解法,我們有:
從而,我們可以計算出加速度符合以下關係:
所以求加速度的最大值就是求的最大值。現以高中數學知識為背景,分別給出三種解決方法。
考慮的最大值
在推力恆定時,當推力與水平方向夾角的正切等於接觸面的動摩擦因數時,物塊整體的加速度最大。
本文用三種高中常用的方法,分別證明了該結論。高一應能掌握輔助角法;高二應能掌握不等式法;高三應能掌握導數法。
上述過程中,我們計算了加速度的最大值,那麼,加速度是否存在最小值呢?何時取得?
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