内容正文:
1.3 反比例函数的应用
第1章 反比例函数
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学习目标
【学习目标】
1.能灵活用反比例函数表达式解决一些实际问题.
2.能综合利用方程、反比例函数的知识解决一些实际问题.
3.体会数学与现实生活的紧密联系,增强应用意识,提高运用代数方法解决问题的能力.
【学习重点】
掌握从实际问题中构建反比例函数模型的方法.
情景导入
回顾:
1.利用数学公式建立反比例函数模型,例如当面积一定时,长方形的____与___就是反比例函数关系;当体积一定时,长方形的______与___成反比例.
2.利用物理学公式建立反比例函数模型,物理学中许多公式反映物理量之间的反比例关系,例如p= (p表示压强,F表示压力,S表示受力面积).当压力一定时,_____与_________成反比例.U=IR(U表示电路的电压、I表示电流、R表示电阻),当电压一定时,______与______成反比例.
长
宽
底面积
高
压强
受力面积
电流
电阻
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知识模块一 反比例函数在实际问题中的应用
动脑筋:某科技小组在一次野外考察途中遇到一片烂泥湿地. 为了安全、迅速地通过这片湿地, 他们沿着前进路线铺垫了若干块木板, 构筑成一条临时通道, 从而顺利通过了这片湿地.(1)根据压力F(N)、压强 p(Pa)与受力面积S(m2)之间的关式 , 请你判断: 当F 一定时, p 是S 的反比例函数吗?
解:对于 , 当F 一定时, 根据反比例函数的定义可知, p 是S的反比例函数.
受力面积S(m2) 0.005 0.01 0.02 0.04
压强p(Pa)
解:因为F = 450 N, 所以当S = 0.005 m2时,
由 得p = = 90000(Pa).
90 000
45 000
22 500
11 250
(2) 若人对地面的压力F = 450 N,
完成下表:
(3) 当F = 450 N 时,试画出该函数的图象, 并结合图象分析当受力面积 S 增大时, 地面所受压强 p 是如何变化的. 据此,请说出他们铺垫木板(木板重力忽略不计)通过湿地的道理.
解: 当F = 450 N 时,该反比例函数的表达式为 ,它的图象如图所示. 由图象的性质可知,当受力面积S 增大时, 地面所受压强 p 会越来越小. 因此,该科技小组通过铺垫木板的方法来增大受力面积,以减小地面所受压强,从而可以顺利地通过湿地.
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归纳
在实际问题中的数量关系,通过分析,转化为数学问题中的数量关系,构建反比例函数模型,用函数的思想解决这类问题,另外还要注意学科之间知识的渗透.
这是波义耳于1662年首先用实验研究出的结果,上式通常称为波义耳定律.
议一议:使劲踩气球时,气球为什么会爆炸?
在温度不变的情况下,气球内气体的压强p与它的体积V 的乘积是一个常数k.
即 pV=k(k为常数,k>0).
说一说
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(1)在温度不变的情况下,气球内气体的压强p 是它的体积V 的反比例函数吗?写出它的解析式.
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(2)踩气球时,气球的体积会发生什么变化?
根据第(1)小题的结果,此时气球内气体的压强会发生什么变化?这是根据反比例函数的哪条性质?
体积变小,压强增大.
这是根据反比例函数 ,
当k >0且x >0时,函数值随自变量取值的减小而增大.
(3) 当气球内气体的压强大到一定程度时,气球会爆炸吗?
当气球内气体的压强大到一定程度时,气球会爆炸.
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例1 某校科技小组进行野外考察,途中遇到一片十几米宽的烂泥湿地,为了安全、迅速通过这片湿地,他们沿着前进路线铺垫了若干块木板,构筑成一条临时通道,从而顺利完成了任务.你能解释他们这样做的道理吗?
范例
(1)根据压力F(N)、压强p(Pa)与受力面积S(m2)之间的关系式
p= ,请你判断:当F一定时,p是S的反比例函数吗?
解:(1)对于p= ,当F一定时,根据反比例函数的定义可知,p是S的反比例函数.
(2)如人对地面的压力F=450N,完成下表:
受力面积S(m2) 0.005 0.01 0.02 0.04
压强p(Pa)
解:(2)因为F=450N,所以当S=0.005m2时,
由p= 得:p= =90000(Pa)
类似的,当S=0.01m2时,p=45000Pa;
当S=0.02m2时,p=22500Pa;
当S=0.04m2时,p=11250Pa.
90000
45000
22500
11250
(3)当F=450N时,试画出该函数的图象,并结合图象分析当受力面积S增大时,地面所受压强p是如何变化的,据此,请说出它们铺垫木板通过湿地的道理.
解:(3)当F=450N时,该反比例函数的表达式为p= ,它的图象如下图所示,由图象的性质可知,当受力面积S增大时,地面所受压强p会越来越小,因此,该科技小组通过铺垫木板的方法来增大受力面积,以减小地面所受压强,从而可以顺利地通过湿地.
范例
例2 小伟想用撬棍撬动一块大石头,已知阻力和阻力臂不变,分别是1200N和0.5m.
(1)动力F和动力臂L有怎样的函数关系?当动力臂为1.5m时,撬动石头至少要多大的力?
(2)若想使动力F不超过第(1)题中所用力的一半,则动力臂至少要加长多少?
解:(1)由杠杆定律有FL=1200×0.5,即F= .
当L=1.5时,F= =400(N).
即撬动石头至少要400N的力.
(2)当F= ×400=200(N)时,L= =3(m),
∴3-1.5=1.5(m),即要加长1.5m.
思考:你能由此题利用反比例函数知识解释:为什么使用撬棍时,动力臂越长越省力吗?
课堂小结
实际问题中的反比例函数
过程:
分析实际情境→建立函数模型→明确数学问题
注意:
实际问题中的两个变量往往都只能取非负值;
作实际问题中的函数图像时,横、纵坐标的单
位长度不一定相同
一、 选择题
1.已知蓄电池的电压U为定值,使用蓄电池时,电流I(单位:A)与电阻R(单位:Ω)是反比例函数关系.下列反映I与R之间函数关系的图象大致是 ( )
D
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2. 新情境·日常生活如图①,区间测速是指检测机动车在两个相邻测速监控点之间的路段(测速区间)上平均速度的方法.小聪发现安全驾驶且不超过限速的条件下,汽车在某一高速路的限速区间AB段的平均行驶速度v(km/h)与行驶时间t(h)是反比例函数关系(如图②),已知高速公路上行驶的小型载客汽车最高车速不得超过120km/h,最低车速不得低于60km/h,小聪的爸爸按照此规定通过该限速区间AB段的时间可能是 ( )
A. 0.1h B. 0.35h
C. 0.45h D. 0.5h
B
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3. 某气球内充满一定质量的气体,当温度不变时,气球内气体的压强p(kPa)与气体的体积V(m3)成反比例(如图),则下列说法正确的是 ( )
A. 气球内气体的压强随气体体积的增大而增大
B. 当气球内气体的体积为1m3时,它的压强为90kPa
C. 气球内气体的压强p(kPa)关于体积V(m2)的函数表
达式为p=(V>0)
D. 若气球内气体的压强大于150kPa时,气球会爆炸,
则气体的体积应不小于0.8m3
B
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二、 填空题
4. 杠杆平衡时,阻力×阻力臂=动力×动力臂.已知阻力和阻力臂分别为1600N和0.5m,动力为FN,动力臂为lm.则动
力F(N)关于动力臂l(m)的函数表达式为 .
5. 机器狗是一种模拟真实犬只形态和部分行为的机器装置,其最快移动速度v(m/s)是载重后总质量m(kg)的反比例函数.
已知一款机器狗载重后总质量为60kg时,它的最快移动速度为6m/s;当其载重后总质量为90kg时,它的最快移动速度为 m/s.
F=
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6. 如图,一块砖的A,B,C三个面的面积之比是5∶3∶1.若A,B,C三个面分别放在地上,地面所受压强分别为p1,p2,p3,压强的计算公式为p=,其中p是压强,F是压力,S是受力面积,则p1,p2,p3的大小关系为
(用“<”连接).
p1<p2<p3
第6题
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三、 解答题
7.某燃气公司计划在地下修建一个容积为Vm3
(V为定值)的圆柱形天然气储存室,储存室的底面积S(m2)与其深度d(m)是反比例函数关系,它的图象如图所示.
(1) 求储存室的容积;
(1) 由题意,得S与d的反比例函数表达式为S=.把(20,
500)代入,得500=,∴ V=10000.∴ 储存室的容积为
10000m3
第7题
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(2) 受地形条件限制,储存室的深度d(m)需要满足16≤d≤25,求储存室的底面积S(m2)的取值范围.
(2) 由(1),得S=.当d=16时,S=625;当d=25时,S=400.
∵ 当16≤d≤25时,S随d的增大而减小,∴ 400≤S≤625
第7题
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8. 某品牌饮水机中原有水的温度为20℃,通电开机后,饮水机自动开始加热,且此过程中水温y(℃)与开机时间x(min)满足一次函数关系,当加热到100℃时自动停止加热,随后水温开始下降,此过程中水温y(℃)与开机时间x(min)成反比例函数关系,当水温降至20℃时,饮水机又自动开始加热,…,重复上述程序(图象如图所示).
(1) 分别求出当0<x<8和8<x<t时的函数表达式,并求出t的值.
第8题
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(1) 当0<x<8时,设水温y(℃)与开机时间x(min)的函数表达式为y=kx+b.依据题意,得解得∴ 此函数表达式为y=10x+20.当8<x<t时,设水温y(℃)与开机时间x(min)的函数表达式为y=.依据题意,得100=,∴ m=800.∴ y=.当y=20时,20=,解得t=40
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(2) 两次加热之间,水温保持不低于40℃有多长时间?
(3) 开机后50min时,水的温度是多少?
(2) 对于y=10x+20,当y=40时,40=10x+20,解得x=2.对于
y=,当y=40时,40=,解得x=20.∴ 两次加热之间,水
温保持不低于40℃的时间为20-2=18(min)
(3) ∵ 50-40=10>8,∴ 对于y=,当x=10时,y==80.
∴ 开机后50min时,水的温度是80℃
第8题
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