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在初中阶段,有关涉及运动体自身长度的问题,特别是涉及相对运动的应用题,由于还没有学过相对速度,学生往往感到困难,甚至一筹莫展。但是,若运用“转化”的解题思想,转变一下思维角度,拓展一下解题思路,便会得到简捷巧妙的解决方法。
一、一个运动体单独运动的问题
例1,一行军队伍匀速行进,经过一座长160米的桥,队伍长200米,已知队伍前进的速度为每秒1.2米。求从第一个人上桥到最后一个人离桥共需多长时间?
分析:第一个人上桥时,把最后一个人看作一个运动的点,不必考虑其他人的运动,只考虑这个运动的点走一个队伍长(200米)和一座桥长(160米)所用的时间即可,从而把问题转化成一个点的运动问题。
解:设从第一个人上桥到最后一个人离桥共需时间为x秒。
根据题意得:1.2x=160+200
解这个方程得:x=300
答:从第一个人上桥到最后一个人离桥共需300秒。
例2,一列火车匀速行驶,经过一条长300米的隧道需要20秒的时间,隧道的顶上有一盏灯,垂直向下发光,灯光照在火车上的时间是10秒。根据以上数据,你能否求出火车的速度和长度?若能,火车的速度和长度分别是多少?若不能,请说明理由。
分析:当火车头刚进隧道的时刻,把火车尾看作一个运动的点,不必考虑其他部分的运动,只考虑这个运动的点走一个车身长(10x米)和隧道长(300米)所用时间为20秒、走一个车身长(10x米)所用时间为10秒即可,从而把问题转化成一个点的运动问题。
解:设火车的速度为x米/秒,则火车长为10x米。
根据题意得:20x=300+10x
解这个方程得:x=30
于是:10x=300
答:火车的速度为30米/秒,火车长为300米。
二、两个运动体同时运动的问题
1、两个运动体相向而行
例3,一列客车长200米,一列货车长280米,在平行的轨道上相向而行,从车头相遇到车尾相离一共经过8秒钟。若客车与货车的速度比为5∶3,求两车的速度。
分析:此题可以把两车的车尾看作两个运动点,相当于两车尾相距200+280=480(米),相向而行8秒钟相遇,从而把问题转化成相遇问题。
解:设客车与货车的速度分别为5x米/秒、3x米/秒。
根据题意得:(5x+3x)×8=480
解得x=7.5
5x=37.5米/秒;3x=22.5米/秒
答:客车的速度为37.5米/秒,货车的速度为22.5米/秒。
2、两个运动体同向而行
例4,某人在公路上行走,速度是6千米/时,一辆车身长20米的汽车从背后驶来,并从该人身旁驶过,驶过该人身旁的时间为1.5秒,求汽车行驶的速度是多少?
分析:此题可以把车尾看作一个运动点,相当于这个点与该人相距20米时同向而行,追上此人所用的时间为1.5秒,从而把此问题转化成追及问题。
解:设汽车行驶速度为x千米/时。
根据题意得:x-6×=
答:汽车行驶的速度为54千米/时。
例5,一列客车长200米,一列货车长310米,两列车在平行的轨道上同向行驶。客车与货车的速度比为4∶3,若客车从后面赶上货车,从车头赶上到车尾超过的时间为2分钟,求两列车的速度。
分析:此题可把货车的车头和客车的车尾看作两个运动点,相当于客车尾与货车头相距两个车身长为200+310=510(米),两车同向而行,客车尾追上货车头所用时间为20分钟,从而把问题转化成追及问题。
解:设客车与货车的速度分别为4x千米/时、3x千米/时,
根据题意得:40x× -3x× =+
解得x=15.3
4x=61.2
3x=45.9
答:客车的速度为61.2千米/时,货车的速度为45.9千米/时。
3、既有同向而行,又有相向而行的问题
例6,某队伍长450米,以1.5米/秒的速度行进。一个战士从排尾赶到排头,又立即返回排尾,他的速度为3米/秒,那么他往返共需多少时间?
分析:此问题可分步考虑。第一步,战士从排尾赶到排头,把排头和战士分别看作两个运动点,相当于战士与排头相距一个队伍长即450米,若干秒战士追上排头,从而把问题转化为相追及题;第二步,战士从排头返回排尾,把排尾和战士分别看作两个运动点,相当于战士与排尾相距一个队伍长即450米,若干秒战士与排尾相遇,而把问题转化为相遇问题。
解:设战士从排尾追上排头所用时间为x秒,从排头返回排尾的时间为y秒。
根据题意得:3x-1.5x =450
3y+1.5y=450
解方程得:x=300
y=100,x+y=400
答:战士往返共需400秒。
一、一个运动体单独运动的问题
例1,一行军队伍匀速行进,经过一座长160米的桥,队伍长200米,已知队伍前进的速度为每秒1.2米。求从第一个人上桥到最后一个人离桥共需多长时间?
分析:第一个人上桥时,把最后一个人看作一个运动的点,不必考虑其他人的运动,只考虑这个运动的点走一个队伍长(200米)和一座桥长(160米)所用的时间即可,从而把问题转化成一个点的运动问题。
解:设从第一个人上桥到最后一个人离桥共需时间为x秒。
根据题意得:1.2x=160+200
解这个方程得:x=300
答:从第一个人上桥到最后一个人离桥共需300秒。
例2,一列火车匀速行驶,经过一条长300米的隧道需要20秒的时间,隧道的顶上有一盏灯,垂直向下发光,灯光照在火车上的时间是10秒。根据以上数据,你能否求出火车的速度和长度?若能,火车的速度和长度分别是多少?若不能,请说明理由。
分析:当火车头刚进隧道的时刻,把火车尾看作一个运动的点,不必考虑其他部分的运动,只考虑这个运动的点走一个车身长(10x米)和隧道长(300米)所用时间为20秒、走一个车身长(10x米)所用时间为10秒即可,从而把问题转化成一个点的运动问题。
解:设火车的速度为x米/秒,则火车长为10x米。
根据题意得:20x=300+10x
解这个方程得:x=30
于是:10x=300
答:火车的速度为30米/秒,火车长为300米。
二、两个运动体同时运动的问题
1、两个运动体相向而行
例3,一列客车长200米,一列货车长280米,在平行的轨道上相向而行,从车头相遇到车尾相离一共经过8秒钟。若客车与货车的速度比为5∶3,求两车的速度。
分析:此题可以把两车的车尾看作两个运动点,相当于两车尾相距200+280=480(米),相向而行8秒钟相遇,从而把问题转化成相遇问题。
解:设客车与货车的速度分别为5x米/秒、3x米/秒。
根据题意得:(5x+3x)×8=480
解得x=7.5
5x=37.5米/秒;3x=22.5米/秒
答:客车的速度为37.5米/秒,货车的速度为22.5米/秒。
2、两个运动体同向而行
例4,某人在公路上行走,速度是6千米/时,一辆车身长20米的汽车从背后驶来,并从该人身旁驶过,驶过该人身旁的时间为1.5秒,求汽车行驶的速度是多少?
分析:此题可以把车尾看作一个运动点,相当于这个点与该人相距20米时同向而行,追上此人所用的时间为1.5秒,从而把此问题转化成追及问题。
解:设汽车行驶速度为x千米/时。
根据题意得:x-6×=
答:汽车行驶的速度为54千米/时。
例5,一列客车长200米,一列货车长310米,两列车在平行的轨道上同向行驶。客车与货车的速度比为4∶3,若客车从后面赶上货车,从车头赶上到车尾超过的时间为2分钟,求两列车的速度。
分析:此题可把货车的车头和客车的车尾看作两个运动点,相当于客车尾与货车头相距两个车身长为200+310=510(米),两车同向而行,客车尾追上货车头所用时间为20分钟,从而把问题转化成追及问题。
解:设客车与货车的速度分别为4x千米/时、3x千米/时,
根据题意得:40x× -3x× =+
解得x=15.3
4x=61.2
3x=45.9
答:客车的速度为61.2千米/时,货车的速度为45.9千米/时。
3、既有同向而行,又有相向而行的问题
例6,某队伍长450米,以1.5米/秒的速度行进。一个战士从排尾赶到排头,又立即返回排尾,他的速度为3米/秒,那么他往返共需多少时间?
分析:此问题可分步考虑。第一步,战士从排尾赶到排头,把排头和战士分别看作两个运动点,相当于战士与排头相距一个队伍长即450米,若干秒战士追上排头,从而把问题转化为相追及题;第二步,战士从排头返回排尾,把排尾和战士分别看作两个运动点,相当于战士与排尾相距一个队伍长即450米,若干秒战士与排尾相遇,而把问题转化为相遇问题。
解:设战士从排尾追上排头所用时间为x秒,从排头返回排尾的时间为y秒。
根据题意得:3x-1.5x =450
3y+1.5y=450
解方程得:x=300
y=100,x+y=400
答:战士往返共需400秒。