导数在物理学中的应用 [例1] 把原油精炼为汽油、柴油、塑胶等各种不同产品,需要对原油进行冷却和加热,如果第x h时,原油的温度(单位:℃)为y=f(x)=x2-7x+15(0≤x≤8).
(1)分别计算当x从0变到1,从2变到3时,原油温度y关于时间x的平均变化率,比较它们的大小,并解释它们的实际意义;
(2)计算第2 h和第6 h时,原油温度的瞬时变化率,并说明它们的意义.
[思路点拨] (1)平均变化率即为.
(2)可利用导数公式求出y′,再分别求当x=2,6时的导数值.
[精解详析] (1)由题意得f(0)=15,f(1)=9,
∴当x从0变到1时,原油温度平均变化率为
=-6(℃/h),
表示从0到1这一小时内,原油温度平均每小时降低6℃.
又f(2)=5,f(3)=3,
∴当x从2变到3时,原油温度平均变化率为
=-2(℃/h),
表示从2到3这一小时内,原油温度平均每小时降低2℃.
-6<-2,说明原油温度在开始的1小时比以后1小时的温度下降的多.
(2)y′=2x-7,当x=2时,y′=-3,
当x=6时,y′=5.
在第2 h与第6 h时,原油温度的瞬时变化率分别为-3与5.这说明x=2 h时原油温度大约以3℃/h的速率下降;x=6 h时,原油温度大约以5℃/h的速率上升.
[一点通]
利用导数解决物理问题,关键是要熟悉相关的物理概念、公式,并联系导数的物理意义求解.
1.某人拉动一个物体前进,他所做的功W是时间t的函数W=W(t),则W′(t0)表示( )
A.t=t0时做的功 B.t=t0时的速度
C.t=t0时的位移 D.t=t0时的功率
答案:D
2.在F1赛车中,赛车位移与比赛时间t存在函数关系s=10t+5t2(s的单位为m,t