漸開線與擺線

2022-12-02 10:39:04 字數 1435 閱讀 8133

教學過程:

一.複習:1.過點m(a、b),傾斜角為的直線引數方程

提問:.式中引數t的幾何意義是什麼?

.若點a和點b對應的引數分別為和,試問中點p對應的引數是什麼?

當堂檢測:

10.已知直線的方程為4x+3y=2,它與曲線(y-2)2-x2=1交於a、b兩點.

(1)求|ab|的長;

(2)求點p(-1,2)到線段ab中點c的距離.

2.已知直線l經過點p(1,1),傾斜角α=.

(1)寫出直線l的引數方程;

(2)設l與圓c: (θ為引數)相交於點a、b,求點p到a、b兩

點的距離之積.

二.**

演示:把一條沒有彈性的細繩繞在乙個圓盤上,在繩的

外端系上一支鉛筆,將繩子拉緊,保持繩子與圓相切

而逐漸展開,那麼鉛筆會畫出一條曲線。這條曲線的形狀怎樣?能否求出它的軌跡方程?

動點(筆尖)滿足什麼幾何條件?

當外端展開到點m時,因為繩子對圓心角的一段弧,展開以後成為切線,所以切線bm的長就是的長,這是動點(筆尖)滿足的幾何條件。

我們把筆尖畫出的曲線叫做圓的漸開線,相應的定圓叫做漸開線的基圓。

二、漸開線的引數方程

以基圓圓心o為原點,直線oa為x軸,建立平面直角座標系。

設基圓的半徑為r,繩子外端m的座標為(x,y)。顯然,點m由角唯一確定。

由於向量是與同方向的單位向量

因而向量是與向量同方向的單位向量。

所以,即

所以,圓漸開線的引數方程為 (為引數)

在機械工業中,廣泛地使用齒輪傳遞動力。由於漸開線齒行的齒輪磨損少,傳動平穩,製造安裝較為方便,因此大多數齒輪採用這種齒形。設計加工這種齒輪,需要借助圓的漸開線方程。

三、擺線的引數方程

1、擺線的定義

思考:如果在自行車的輪子上噴乙個白色印記,那麼自行車在筆直的道路上行使時,白色印記會畫出什麼樣的曲線?

上述問題抽象成數學問題就是:當乙個圓沿著一條定直線無滑動地滾動時,圓周上乙個定點的軌跡是什麼?

演示:同樣地,我們先分析圓在滾動過程中,圓周上的這個動點滿足的幾何條件。

我們把點m的軌跡叫做平擺線,簡稱擺線,又叫旋輪線。

2、擺線的引數方程

根據點m滿足的幾何條件,我們取定直線為x軸,定點m滾動時落在定直線上的乙個位置為原點,建立直角座標系,設圓的半徑為r。

所以,擺線的引數方程為:

思考:在擺線的引數方程中,引數的取值範圍是什麼?乙個拱的寬度與高度各是什麼?

四、典型示例

例1 求半徑為4的圓的漸開線引數方程

變式訓練1 當,時,求圓漸開線上對應點a、b座標並求出a、b間的距離。

變式訓練2 求圓的漸開線上當對應的點的直角座標。

例2 求半徑為2的圓的擺線的引數方程

變式訓練3

求擺線與直線的交點的直角座標。

五、作業:課本:見課本

漸開線定義

科技名詞定義 中文名稱 漸開線英文名稱 involute 定義 在平面上,一條動直線 發生線 沿著乙個固定的圓 基圓 作純滾動時,此動直線上一點的軌跡。所屬學科 機械工程 一級學科 傳動 二級學科 齒輪傳動 學科 本內容由全國科學技術名詞審定委員會審定公布 合適尺寸實際尺寸 漸開線畫法 將乙個圓軸固...

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