Question

【題目】一位小朋友在粗糙不打滑的“Z”字形平面軌道上滾動一個半徑為10cm的圓盤，如圖所示，AB與CD是水平的，BC與水平面的夾角為60°，其中AB=60cm，CD=40cm，BC=40cm，那么該小朋友將圓盤從A點滾動到D點其圓心所經過的路線長為___________cm

Answer 1

【答案】

【解析】試題解析：如下圖，畫出圓盤滾動過程中圓心移動路線的分解圖象．

可以得出圓盤滾動過程中圓心走過的路線由線段OO1，線段O1O2，圓弧，線段O3O4四部分構成．

其中O1E⊥AB，O1F⊥BC，O2C⊥BC，O3C⊥CD，O4D⊥CD．

∵BC與AB延長線的夾角為60°，O1是圓盤在AB上滾動到與BC相切時的圓心位置，

∴此時⊙O1與AB和BC都相切．

則∠O1BE=∠O1BF=60度．

此時Rt△O1BE和Rt△O1BF全等，

在Rt△O1BE中，BE=cm．

∴OO1=AB-BE=（60-）cm．

∵BF=BE=cm，

∴O1O2=BC-BF=（40-）cm．

∵AB∥CD，BC與水平夾角為60°，

∴∠BCD=120度．

又∵∠O2CB=∠O3CD=90°，

∴∠O2CO3=60度．

則圓盤在C點處滾動，其圓心所經過的路線為圓心角為60°且半徑為10cm的圓弧．

∴的長=×2π×10=πcm．

∵四邊形O3O4DC是矩形，

∴O3O4=CD=40cm．

綜上所述，圓盤從A點滾動到D點，其圓心經過的路線長度是:

（60-）+（40-）+π+40=（140-+π）cm．