在本講中,我們研究?jī)蓚(gè)運(yùn)動(dòng)物體作方向相同的運(yùn)動(dòng)時(shí),路程、速度、時(shí)間這三個(gè)基本量之間有什么樣的關(guān)系.
例1 下午放學(xué)時(shí),弟弟以每分鐘40米的速度步行回家.5分鐘后,哥哥以每分鐘60米的速度也從學(xué)校步行回家,哥哥出發(fā)后,經(jīng)過(guò)幾分鐘可以追上弟弟?(假定從學(xué)校到家有足夠遠(yuǎn),即哥哥追上弟弟時(shí),仍沒(méi)有回到家).
分析 若經(jīng)過(guò)5分鐘,弟弟已到了A地,此時(shí)弟弟已走了40×5=200(米);哥哥每分鐘比弟弟多走20米,幾分鐘可以追上這200米呢?
解: 40×5÷(60-40)
=200÷20
=10(分鐘)
答:哥哥10分鐘可以追上弟弟.
我們把類似例1這樣的題,稱之為追及問(wèn)題.如果我們把開(kāi)始時(shí)刻前后兩物體(或人)的距離稱為路程差(如例1中的200米),從開(kāi)始時(shí)刻到后者追上前者路程差這一段路程所用的時(shí)間稱為追及時(shí)間,則從例1容易看出:追及問(wèn)題存在這樣的基本關(guān)系:
路程差=速度差×追及時(shí)間.
如果已知其中的兩個(gè)量,那么根據(jù)上式就很容易求出第三個(gè)量.
例2 甲、乙二人練習(xí)跑步,若甲讓乙先跑10米,則甲跑5秒鐘可追上乙;若甲讓乙先跑2秒鐘,則甲跑4秒鐘就能追上乙.問(wèn):甲、乙二人的速度各是多少?
分析 若甲讓乙先跑10米,則10米就是甲、乙二人的路程差,5秒就是追及時(shí)間,據(jù)此可求出他們的速度差為10÷5=2(米/秒);若甲讓乙先跑2秒,則甲跑4秒可追上乙,在這個(gè)過(guò)程中,追及時(shí)間為4秒,因此路程差就等于2×4=8(米),也即乙在2秒內(nèi)跑了8米,所以可求出乙的速度,也可求出甲的速度.綜合列式計(jì)算如下:
解: 乙的速度為:10÷5×4÷2=4(米/秒)
甲的速度為:10÷5+4=6(米/秒)
答:甲的速度為6米/秒,乙的速度為4米/秒.
例3 某人沿著一條與鐵路平行的筆直的小路由西向東行走,這時(shí)有一列長(zhǎng)520米的火車從背后開(kāi)來(lái),此人在行進(jìn)中測(cè)出整列火車通過(guò)的時(shí)間為42秒,而在這段時(shí)間內(nèi),他行走了68米,則這列火車的速度是多少?
分析 整列火車通過(guò)的時(shí)間是42秒,這句話的意思是:從火車的車頭追上行人時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),直到車尾超過(guò)行人為止共用42秒,因此,如果我們把火車的運(yùn)動(dòng)看作是車尾的運(yùn)動(dòng)的話,則本題實(shí)際上就是一個(gè)車尾與人的追及問(wèn)題,開(kāi)始時(shí)刻,它們的路程差就等于這列火車的車長(zhǎng),追及時(shí)間就等于42秒,因此可以求出它們的速度差,從而求出火車的車速.
解: 520÷42+68÷42
=(520+68)÷42
=588÷42
=14(米/秒)
答:火車的車速為14米/秒.
例4 幸福村小學(xué)有一條200米長(zhǎng)的環(huán)形跑道,冬冬和晶晶同時(shí)從起跑線起跑,冬冬每秒鐘跑6米,晶晶每秒鐘跑4米,問(wèn)冬冬第一次追上晶晶時(shí)兩人各跑了多少米,第2次追上晶晶時(shí)兩人各跑了多少圈?
分析 這是一道封閉路線上的追及問(wèn)題,冬冬與晶晶兩人同時(shí)同地起跑,方向一致.因此,當(dāng)冬冬第一次追上晶晶時(shí),他比晶晶多跑的路程恰是環(huán)形跑道的一個(gè)周長(zhǎng)(200米),又知道了冬冬和晶晶的速度,于是,根據(jù)追及問(wèn)題的基本關(guān)系就可求出追及時(shí)間以及他們各自所走的路程.
解: ①冬冬第一次追上晶晶所需要的時(shí)間:
200÷(6-4)=100(秒)
、诙谝淮巫飞暇Ьr(shí)他所跑的路程應(yīng)為:6×100=600(米)
③晶晶第一次被追上時(shí)所跑的路程:
4×100=400(米)
、芏诙巫飞暇Ьr(shí)所跑的圈數(shù):
(600×2)÷200=6(圈)
、菥ЬУ2次被追上時(shí)所跑的圈數(shù):
(400×2)÷200=4(圈)
答:略.
解答封閉路線上的追及問(wèn)題,關(guān)鍵是要掌握從并行到下次追及的路程差恰是一圈的長(zhǎng)度.
例5 軍事演習(xí)中,“我”海軍英雄艦追擊“敵”軍艦,追到A島時(shí),“敵”艦已在10分鐘前逃離,“敵”艦每分鐘行駛1000米,“我”海軍英雄艦每分鐘行駛1470米,在距離“敵”艦600米處可開(kāi)炮射擊,問(wèn)“我”海軍英雄艦從A島出發(fā)經(jīng)過(guò)多少分鐘可射擊敵艦?
分析 “我”艦追到A島時(shí),“敵”艦已逃離10分鐘了,因此,在A島時(shí),“我”艦與“敵”艦的距離為10000米(=1000×10).又因?yàn)?ldquo;我”艦在距離“敵”艦600米處即可開(kāi)炮射擊,即“我”艦只要追上“敵”艦9400(=10000米-600米)即可開(kāi)炮射擊.所以,在這個(gè)問(wèn)題中,不妨把9400當(dāng)作路程差,根據(jù)公式求得追及時(shí)間.
解: (1000×10-600)÷(1470-1000)
=(10000-600)÷470
=9400÷470
=20(分鐘)
答:經(jīng)過(guò)20分鐘可開(kāi)炮射擊“敵”艦.
例6 在一條直的公路上,甲、乙兩個(gè)地點(diǎn)相距600米,張明每小時(shí)行4公里,李強(qiáng)每小時(shí)行5公里.8點(diǎn)整,張李二人分別從甲、乙兩地同時(shí)出發(fā)相向而行,1分鐘后他們都調(diào)頭反向而行,再經(jīng)過(guò)3分鐘,他們又調(diào)頭相向而行,依次按照1,3,5,…(連續(xù)奇數(shù))分鐘數(shù)調(diào)頭行走,那么張、李二人相遇時(shí)是8點(diǎn)幾分?
分析 無(wú)論相向還是反向,張李二人每分鐘都共走4000÷60+5000÷60=150(米).如果兩人一直相向而行,那么從出發(fā)經(jīng)過(guò)600÷150=4(分鐘)兩人相遇.顯然,按現(xiàn)在的走法,在16分鐘(=1+3+5+7)之內(nèi)兩人不會(huì)相遇.在這16分鐘之內(nèi),他們相向走了6分鐘(=1+5),反向走了10分鐘(=3+7),此時(shí)兩人相距600+[150×(3+7-1-5)]=1200米,因此,再相向行走,經(jīng)過(guò)1200÷150=8(分鐘)就可以相遇.
解: 600+150×(3+7-1-5)=1200(米)
1200÷(4000÷60+5000÷60)=8(分鐘)
1+3+5+7+8=24(分鐘)
答:兩人相遇時(shí)是8點(diǎn)24分.
例7 自行車隊(duì)出發(fā)12分鐘后,通信員騎摩托車去追他們,在距出發(fā)點(diǎn)9千米處追上了自行車隊(duì),然后通信員立即返回出發(fā)點(diǎn);隨后又返回去追自行車隊(duì),再追上時(shí)恰好離出發(fā)點(diǎn)18千米,求自行車隊(duì)和摩托車的速度.
分析 在第一次追上自行車隊(duì)與第二次追上自行車隊(duì)之間,摩托車所走的路程為(18+9)千米,而自行車所走的路程為(18-9)千米,所以,摩托車的速度是自行車速度的3倍(=(18+9)÷(18-9));摩托車與自行車的速度差是自行車速度的2倍,再根據(jù)第一次摩托車開(kāi)始追自行車隊(duì)時(shí),車隊(duì)已出發(fā)了12分鐘,也即第一次追及的路程差等于自行車在12分鐘內(nèi)所走的路程,所以追及時(shí)間等于12÷2=6(分鐘);聯(lián)系摩托車在距出發(fā)點(diǎn)9千米的地方追上自行車隊(duì)可知:摩托車在6分鐘內(nèi)走了9千米的路程,于是摩托車和自行車的速度都可求出了.
解: (18+9)÷(18-9)=3(倍)
12÷(3-1)=6(分鐘)
9÷6=1.5(千米/分鐘)
1.5÷3=0.5(千米/分鐘)
答:摩托車與自行車的速度依次為1.5千米/分鐘,0.5千米/分鐘.
例8 A、B兩地間有條公路,甲從A地出發(fā),步行到B地,乙騎摩托車從B地出發(fā),不停地往返于A、B兩地之間,他們同時(shí)出發(fā),80分鐘后兩人第一次相遇,100分鐘后乙第一次追上甲,問(wèn):當(dāng)甲到達(dá)B地時(shí),乙追上甲幾次?
分析 由上圖容易看出:在第一次相遇與第一次追上之間,乙在100-80=20(分鐘)內(nèi)所走的路程恰等于線段FA的長(zhǎng)度再加上線段AE的長(zhǎng)度,即等于甲在(80+100)分鐘內(nèi)所走的路程,因此,乙的速度是甲的9倍(=180÷20),則BF的長(zhǎng)為AF的9倍,所以,甲從A到B,共需走80×(1+9)=800(分鐘)乙第一次追上甲時(shí),所用的時(shí)間為100分鐘,且與甲的路程差為一個(gè)AB全程.從第一次追上甲時(shí)開(kāi)始,乙每次追上甲的路程差就是兩個(gè)AB全程,因此,追及時(shí)間也變?yōu)?00分鐘(=100×2),所以,在甲從A到B的800分鐘內(nèi),乙共有4次追上甲,即在第100分鐘,300分鐘,500分鐘和700分鐘.
解: (略).