时钟上的角度

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  北师大版数学教材七年级上第四章《平面图形及其位置关系》中第三节内容《角的度量与表示》以及各种辅导资料上都提出了时钟上的角的问题,所以在此将此类问题进行总结。
  1 基础知识
  时钟上,时针转一圈(即转了360°)经过了12小时,所以时针转1小时所转过的角度为360°÷12=30°。类似的,分针转一圈(即转了360°)经过了60分钟,所以分针转1分钟所转过的角度为360°÷60=6°
  2 解决问题(方法一)
  2.1 当时钟指向上午8:00时,时针和分针的夹角是多少度?分析:如图所示,8:00时,时针与分针都指向正点刻度,此时分针与时针夹角为四格(1格为一小时),所以此时时针与分针的夹角为4×30°=120°
   小结:当时钟指向整点位置时,此问题很简单,只需数出时针和分针中间有几个,然后乘以30即为时针与分针之间的夹角。
  2.2 当时钟指向上午8:30时,时针和分针的夹角时多少度?分析:如图所示,8:30时,时针与分针的夹角包含了两个整格及半格(弧AB)所以此时时针与分针的夹角为2×30°+×30°=75°。
  当时钟指向上午8:45时,时针和分针的夹角时多少度?
   分析:如图所示,8:45时,时针与分针的夹角包含了四分之一格(即弧AB,一格代表一小时,45分钟占了一小时,也就是60分钟的四分之三,所以弧AB占了一格的四分之一),所以此时时针与分针的夹角为×30°=7.5°
  小结:对于时钟上简单的问题,我们一般可以采用上述方法进行画图求解。
  3 探究新方法(方法二)
  教辅资料上出现了这样的问题:时钟上时针和分针的夹角是90°有几种情况?
  分析:如果采用上述方法解决此类问题,显然不可能将所有的时刻都考虑到。所以我们必须思考新的方法。
  3.1 以8:45为例。以00:00为基准,8:45时,时针走了小时,分针走了45分钟。
  所以时针转过的角度为×30°=262.5°。(时针转一小时所转过的角度为30°)
  分针转过的角度为45×6°=270°。(分针转一分钟所转过的角度为6°)
  所以此时时针与分针的夹角为270°-262.5°=7.5°
  3.2 一般情况:求a:b时指针和分针的夹角是多少度。
   a:b时,时针走了小时,分针走了分钟。
   所以时针转过的角度为×30=30a+b。
   分针转过的角度为b×6=6b。
   所以此时时针与分针的夹角为|30a+b-6b|=|30a-b|。
  例如:8:45时,a=8,b=45。此时时针与分针的夹角为|30a-b|=|30×8-×45|=7.5°
  4 总结规律
  有了方法二所归纳出的一般情况,我们就可以解决上面提出的问题:时钟上时针和分针的夹角是90°有几种情况?
  分析:令|30a-b|=90°,(a的取值为1、2、3、4…12,b为非负整数)
  ①当30a-b=90时,可得b=(a-3),
  根据a、b的取值范围限制,a只能取3,才能保证b是一个非负整数。
  当a=3时,b=0。所以当3:00时,时针和分针的夹角是90°
  ②当30a-b=-90时,可得b=(a+3),根据a、b的取值范围限制,a只能取8,才能保证b是一个非负整数)。
  当a=8时,b=60。所以当8:60即9:00时,时针和分针的夹角是90°。
  综上所述,只有在3:00和9:00时,时针和分针的夹角是90°。
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