小學教育之奧數行程問題篇:甲和乙的命運邂逅,讓小學生舉步維艱

2021-01-10 玩學世界

甲和乙素昧平生,他們總是能在一個風和日麗的日子裡,或開著車,或划著船,或走著路,在公園小路、在湍急小河、在環形操場上演一場又一場命運的邂逅。佛說前世五百次回眸換來今生一次擦肩,甲和乙的邂逅,總是帶著那麼一點宿命輪迴的浪漫。然而,他們的擦肩而過只需要短短幾秒,留給小學生的,卻是長達幾個小時愁眉苦臉、抓耳撓腮、百思不解甚至是整個小學生涯的陰影……

「甲、乙兩車同時從A、B兩地相向而行,在距B地 54 千米處相遇。他們各自到達對方車站後立即返回原地,途中又在距A地42 千米處相遇,問 A、B 兩地相距多少千米?」我們把這種題目及其變種衍生題目統稱為「行程問題」。行程問題,一個讓無數小學生聞題色變的題目,一個小學教育上的史詩級難題。

行程問題通常分為三類,即相遇問題、相向問題和追及問題。行程問題研究的是物體運動時,速度、時間和行程三者的關係。解決這一類問題需要熟悉並掌握解題思路。基本方法就是從題幹中提煉出關鍵信息,再套用公式計算。

1. 從題幹中提煉基本信息。

首先必須弄清物體運動的具體情況。如運動的方向(相向,相背,同向),出發的時間(同時,不同時),出發的地點(同地,不同地),運動的路線(封閉,不封閉),運動的結果(相遇、相距多少、交錯而過、追及)。

其次,兩個物體運動時,運動的方向與運動的速度有著很大關係,當兩個物體「相向運動」或「相背運動」時,此時的運動速度都是「兩個物體運動速度的和」(簡稱速度和),當兩個物體「同向運動」時,此時兩個物體的追及的速度就變為了「兩個物體運動速度的差」(簡稱速度差)。簡而言之,運動反向不同為速度和,運動方向相同為速度差。

最後,當物體運動有外作用力時,速度也會發生變化。如人在賽跑時順風跑和逆風跑;船在河中順水而下和逆水而上。人在順風跑時運動的速度等於人本身運動的速度加上風的速度,人在逆風跑時運動的速度等於人本身的速度減去風的速度;我們再比較一下人順風的速度和逆風的速度會發現,順風速度與逆風速度之間相差著兩個風的速度;同樣比較「順水而下」與「逆流而上」,兩個速度之間也相差著兩個「水流的速度」。

2. 計算公式

1)相遇問題

兩個運動物體作相向運動或在環形跑道上作背向運動,隨著時間的發展,必然面對面地相遇,這類問題叫做相遇問題。它的特點是兩個運動物體共同走完整個路程。小學數學教材中的行程問題,一般是指相遇問題。相遇問題根據數量關係可分成三種類型:求路程,求相遇時間,求速度。它們的基本關係式如下:

總路程=(甲速+乙速)×相遇時間

相遇時間=總路程÷(甲速+乙速)

另一個速度=甲乙速度和-已知的一個速度

2)追及問題

追及問題的地點可以相同(如環形跑道上的追及問題),也可以不同,但方向一般是相同的。由於速度不同,就發生快的追及慢的問題。根據速度差、距離差和追及時間三者之間的關係,總結出下面的公式:

距離差=速度差×追及時間

追及時間=距離差÷速度差

速度差=距離差÷追及時間

速度差=快速-慢速

解題的關鍵是在互相關聯、互相對應的距離差、速度差、追及時間三者之中,找出兩者,然後運用公式求出第三者來達到解題目的。

3)相離問題

兩個運動物體由於背向運動而相離,就是相離問題。解答相離問題的關鍵是求出兩個運動物體共同趨勢的距離(速度和)。基本公式有:

兩地距離=速度和×相離時間

相離時間=兩地距離÷速度和

速度和=兩地距離÷相離時間

4)流水問題

順流而下與逆流而上問題通常稱為流水問題,流水問題屬於行程問題,仍然利用速度、時間、路程三者之間的關係進行解答。解答時要注意各種速度的涵義及它們之間的關係。

船在靜水中行駛,單位時間內所走的距離叫做划行速度或叫做劃力;順水行船的速度叫順流速度;逆水行船的速度叫做逆流速度;船放中流,不靠動力順水而行,單位時間內走的距離叫做水流速度。各種速度的關係如下:

划行速度+水流速度=順流速度

划行速度-水流速度=逆流速度

(順流速度+ 逆流速度)÷2=划行速度

(順流速度-逆流速度)÷2=水流速度

流水問題的數量關係仍然是速度、時間與距離之間的關係。即:速度×時間=距離;距離÷速度=時間;距離÷時間=速度。但是,河水是流動的,這就有順流、逆流的區別。在計算時,要把各種速度之間的關係弄清楚是非常必要的。

回到先前提出的問題,甲、乙兩車同時從A、B兩地相向而行,在距B地 54 千米處相遇。他們各自到達對方車站後立即返回原地,途中又在距A地42 千米處相遇,問 A、B 兩地相距多少千米?

這是一道相遇問題,甲與乙共走完三個全程,我們可以這樣解:

甲乙第一次相遇,二人共行一個全程,乙行了54千米;

第二次相遇,二人共行三個全程,乙應行54*3=162千米;

此時,乙行了一個全程加上42千米;

那麼全程長是:162-42=120千米

再給大家出一道題,甲、乙同時起跑,繞300米的環行跑道跑,甲每秒跑6米,乙每秒跑4米,第二次追上乙時,甲跑了幾圈?

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