静止开始滑到下端所用时间相等,如图乙所示;
等时性的证明
设某一条光滑弦与水平方向的夹角为α,圆的直径为d(如图丁)。质点沿光滑
弦做初速度为零的匀加速直线运动,加速度为a=g sin α,位移为s=d sin α,所以
2d sin α
2d
2s
运动时间为t0=
=
=
。
g sin α
g
a
丁
第四类:圆周内同底端的斜面(如图所示)
的圆心。已知在同一时刻a、b两球分别由A、B两点从静止开始沿光滑倾斜直轨道A
M、BM运动到M点;c球由C点自由下落到M点。则
A.a球最先到达M点
B.b球最先到达M点
C.c球最先到达M点
D.b球和c球都可能最先到达M点
( C )
审题关键 这里只有a球路径属于等时圆模型,b、c球如何跟等时圆模型建
立联系?
一样的小球同时从起点向下滑落,哪个小球先到终点。
1696年,瑞士数学家约翰·伯努利解
决了这个问题,他还拿这个问题向其
他数学家提出了公开挑战。牛顿、莱
布尼兹、洛比达以及雅克布·伯努利
等解决了这个问题。这条最速降线就
是一条摆线,也叫旋轮线。
伽利略于1630年提
出了这个问题,当
时他认为这条线应
该是一条圆弧,可
1 2
h
由L= at ,a=gsin θ,L=
2
sin θ
1
可得t=
sin θ
2h
g,
可知倾角越小,时间越长,图1中t1>t2>t3。
第二类:同底斜面(如图2所示)
1 2
d
由L= at ,a=gsin θ,L=
2
cos θ