内容正文:
小升初数学思维训练第14讲 行程问题
1、 知识地图
变速直线行程(求平均速度)
流水行船
不同参照系的行程
自动扶梯
在前一讲中,我们讨论了行程问题中典型的相遇和追及问题以及这类问题的拓展——多次相遇和公交车发车间隔问题,细心的读者应该注意到,前一讲讨论的问题中所涉及人或车辆的运动速度都是不变的,但是在我们的实际生活中,不会出现真正意义上的匀速运动,这时我们就要引入“平均速度”这一概念:
2、 基础知识
(1) 和平均速度有关的题
公式中的“总路程”“总时间”“平均速度”都是相对应的,例如:一辆卡车从A地到B地所花时间为T1,再从B地到C地所花时间为T2,那么这辆卡车在AB之间的平均速度,BC间的平均速度为,而AC间的平均速度为。
注意,平均速度不是多段路程上不同速度的简单平均值,一般有关平均速度的问题,仅给出部分路段行驶速度,而缺省路程或时间的数量条件。根据缺省条件的不同可以将求平均速度的题目分为两类:一类题目缺少路程条件,但给出了时间(或时间比);另一类缺少时间条件,但给出了路程(或路程比)。前一类题目应该设总时间为特定的数值。对于后一类题目,我们通常使用假设总路程为特定数值的方法来解题,但无论用什么方法解答哪一类问题,都应该根据公式,将各个数量化为总路程和总时间的比后再求平均速度。
(2) 流水和电梯
涉及速度的变化不得不提在不同参照系中速度的变化,典型的问题有“流水行船问题”和“自动扶梯行走问题”。
流水问题是研究船在顺水和逆水中船只速度关系问题,流水问题的典型之处在于船在河流中航行时,除了本身的前进速度外,还受到流水的推动或阻滞,所以顺流而下的速度和逆流而上的速度不同,行船速度除了跟船只本身的速度有关外,还受到河流中的流水速度的影响。
逆水船速=静水船速-水流速度;
顺水船速=静水船速+水流速度;
由以上两条关系式结合和差原理,能得到以下两个公式:
静水船速=
水流速度=
除此以外,在流水行船问题中还经常运用到一条性质:河流漂流物体速度=水流速度。
流水行船问题中的相遇与追及问题看似复杂,但所涉及的量仍遵循相遇问题或追及问题中的数量关系,我们举个例子,在一条河流的上下游有甲、乙两个港口,相距120千米,一艘游船从甲港出发往下游航行,与此同时一艘快艇从乙港出发往上游航行,已知游船的静水速度为15千米/小时,快艇的静水速度为25千米/小时,求经过多长时间两船相遇?
这道题只给出了两艘船的静水速度,而要求相遇的时间必须知道船的实际速度。当然,实际速度可以由船的静水速度和水速计算得到,所以我们只要知道流水的速度就能求出两艘船的实际速度,为了研究这个问题,我们将不同水速下的相遇情况列表:
流水速度
游船实际速度
快艇实际速度
两船速度和
相遇时间
0千米/小时
15千米/小时
25千米/小时
40千米/小时
3小时
5千米/小时
20千米/小时
20千米/小时
40千米/小时
3小时
10千米/小时
25千米/小时
15千米/小时
40千米/小时
3小时
15千米/小时
30千米/小时
10千米/小时
40千米/小时
3小时
之所以有以上结论,是因为在流水环境中,甲乙两船的速度有如下数量关系。
甲船顺(逆)水速度+乙船逆(顺)水速度
=(甲船速±水速)+(乙船速水速)
=甲船静水船速+乙船静水船速。
同样的在追及问题也有类似的数量关系:
甲船顺(逆)水速度-乙船顺(逆)水速度
=(甲船速±水速)-(乙船速±水速)
=甲船静水船速-乙船静水船速。
由此我们能总结出一个一般性的结论:水速对相向行驶的两船速度和或同向行驶的两船速度差没有影响,所以水速对于相遇和追及的时间不产生影响。
(3) 自动扶梯问题
与流水行船问题类似的有自动扶梯上行走的问题,与行船问题类似的,自动扶梯的速度有以下两条关系式:
顺行速度=正常行走速度+扶梯运行速度
逆行速度=正常行走速度-扶梯运行速度
与流水行船不同的是,自动扶梯上的行走速度有两种度量,一种是“单位时间运动了多少米”,一种是“单位时间走了多少级台阶”,这两种速度看似形同,实则不等,拿流水行程问题作比较,“单位时间运动了多少米”对应的是流水行程问题中的“船只顺(逆)水速度”,而“单位时间走了多少级台阶”对应的是“船只静水速度”,一般奥赛题目涉及自动扶梯的问题中更多的只出现后一种速度,即“单位时间走了多少级台阶”,所以处理资料的时候要非常小心,理清了各种数量关系,自动扶梯上的行程问题会变得非常简单。
这两种度量统一于流水行船的数量关系:
顺水行程=顺水速度×时间 顺水行程=(船速+水速)×时间
扶梯长度=