` “等时圆”模型的规律及应用
一、 等时圆模型(如图所示)
图a 图b 二、 等时圆规律:
1、小球从圆的顶端沿光滑弦轨道静止滑下,滑到弦轨道与圆的交点的时间相等。(如图a)
2、小球从圆上的各个位置沿光滑弦轨道静止滑下,滑到圆的底端的时间相等。(如图b)
3、沿不同的弦轨道运动的时间相等,都等于小球沿竖直直径(d)自由落体的时间,即
t02d4RR (式中R为圆的半径。) 2ggg三、等时性的证明
设某一条弦与水平方向的夹角为,圆的直径为d(如右图)。根据物体沿光滑弦作初速度为零的匀加速直线运动,加速度为agsin,位移为sdsin,所以运动时间为
t02sa2dsingsin2d
g 即沿各条弦运动具有等时性,运动时间与弦的倾角、长短无关。
四、应用等时圆模型解典型例题
例1:如图1,通过空间任一点A可作无限多个斜面,若将若干个小物体从点A分别沿这些倾角各不相同的光滑斜面同时滑下,那么在同一时刻这些小物体所在位置所构成的面是( )
A.球面 B.抛物面 C.水平面 D.无法确定
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` 【解析】:由“等时圆”可知,同一时刻这些小物体应在同一“等时圆”上,所以A正确。
例2:如图2,在斜坡上有一根旗杆长为L,现有一个小环从旗杆顶部沿一根光滑钢丝AB滑至斜坡底部,又知OB=L。求小环从A滑到B的时间。
【解析】:可以以O为圆心,以 L为半径画一个圆。根据“等时圆”的规律可知,从A滑到B的时间等于从