我們把研究路程、速度、時間以及這三者之間關(guān)系的一類問題,總稱為行程問題.
在對小學(xué)數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)中,我們已經(jīng)接觸過一些簡單的行程應(yīng)用題,并且已經(jīng)了解到:上述三個量之間存在這樣的基本關(guān)系:路程=速度×時間.因此,在這一講中,我們將在前面學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上,主要來研究行程問題中較為復(fù)雜的一類問題——反向運(yùn)動問題,也即在同一道路上的兩個運(yùn)動物體作方向相反的運(yùn)動的問題.它又包括相遇問題和相背問題.所謂相遇問題,指的就是上述兩個物體以不同的點作為起點作相向運(yùn)動的問題;所謂相背問題,指的就是這兩個運(yùn)動物體以同一點作為起點作背向運(yùn)動的問題,下面,我們來具體看幾個例子.
例1 甲、乙二人分別從相距30千米的兩地同時出發(fā)相向而行,甲每小時走6千米,乙每小時走4千米,問:二人幾小時后相遇?
分析 出發(fā)時甲、乙二人相距30千米,以后兩人的距離每小時都縮短6+4=10(千米),即兩人的速度的和(簡稱速度和),所以30千米里有幾個10千米就是幾小時相遇.
解:30÷(6+4)
。30÷10
=3(小時)
答:3小時后兩人相遇.
例1是一個典型的相遇問題.在相遇問題中有這樣一個基本數(shù)量關(guān)系:
路程=速度和×時間.
例2 一列貨車早晨6時從甲地開往乙地,平均每小時行45千米,一列客車從乙地開往甲地,平均每小時比貨車快15千米,已知客車比貨車遲發(fā)2小時,中午12時兩車同時經(jīng)過途中某站,然后仍繼續(xù)前進(jìn),問:當(dāng)客車到達(dá)甲地時,貨車離乙地還有多少千米?
分析 貨車每小時行45千米,客車每小時比貨車快15千米,所以,客車速度為每小時(45+15)千米;中午12點兩車相遇時,貨車已行了(12—6)小時,而客車已行(12—6-2)小時,這樣就可求出甲、乙兩地之間的路程.最后,再來求當(dāng)客車行完全程到達(dá)甲地時,貨車離乙地的距離.
解:①甲、乙兩地之間的距離是:
45×(12—6)+(45+15)×(12—6—2)
。45×6+60×4
=510(千米).
、诳蛙囆型耆趟璧臅r間是:
510÷(45+15)
。510÷60
。8.5(小時).
、劭蛙嚨郊椎貢r,貨車離乙地的距離:
510—45×(8.5+2)
。510-472.5
。37.5(千米).
答:客車到甲地時,貨車離乙地還有37.5千米.
例3 兩列火車相向而行,甲車每小時行36千米,乙車每小時行54千米.兩車錯車時,甲車上一乘客發(fā)現(xiàn):從乙車車頭經(jīng)過他的車窗時開始到乙車車尾經(jīng)過他的車窗共用了14秒,求乙車的車長.
分析 首先應(yīng)統(tǒng)一單位:甲車的速度是每秒鐘36000÷3600=10(米),乙車的速度是每秒鐘54000÷3600=15(米).本題中,甲車的運(yùn)動實際上可以看作是甲車乘客以每秒鐘10米的速度在運(yùn)動,乙車的運(yùn)動則可以看作是乙車車頭的運(yùn)動,因此,我們只需研究下面這樣一個運(yùn)動過程即可:從乙車車頭經(jīng)過甲車乘客的車窗這一時刻起,乙車車頭和甲車乘客開始作反向運(yùn)動14秒,每一秒鐘,乙車車頭與甲車乘客之間的距離都增大(10+15)米,因此,14秒結(jié)束時,車頭與乘客之間的距離為(10+15)×14=350(米).又因為甲車乘客最后看到的是乙車車尾,所以,乙車車頭與甲車乘客在這段時間內(nèi)所走的路程之和應(yīng)恰等于乙車車身的長度,即:乙車車長就等于甲、乙兩車在14秒內(nèi)所走的路程之和.
解:(10+15)×14
=350(米)
答:乙車的車長為350米.
我們也可以把例3稱為一個相背運(yùn)動問題,對于相背問題而言,相遇問題中的基本關(guān)系仍然成立.
例4 甲、乙兩車同時從A、B兩地出發(fā)相向而行,兩車在離B地64千米處第一次相遇.相遇后兩車仍以原速繼續(xù)行駛,并且在到達(dá)對方出發(fā)點后,立即沿原路返回,途中兩車在距A地48千米處第二次相遇,問兩次相遇點相距多少千米?
分析 甲、乙兩車共同走完一個AB全程時,乙車走了64千米,從上圖可以看出:它們到第二次相遇時共走了3個AB全程,因此,我們可以理解為乙車共走了3個64千米,再由上圖可知:減去一個48千米后,正好等于一個AB全程.
解:①AB間的距離是
64×3-48
。192-48
=144(千米).
、趦纱蜗嘤鳇c的距離為
144—48-64
=32(千米).
答:兩次相遇點的距離為32千米.
例5 甲、乙二人從相距100千米的A、B兩地同時出發(fā)相向而行,甲騎車,乙步行,在行走過程中,甲的車發(fā)生故障,修車用了1小時.在出發(fā)4小時后,甲、乙二人相遇,又已知甲的速度為乙的2倍,且相遇時甲的車已修好,那么,甲、乙二人的速度各是多少?
分析 甲的速度為乙的2倍,因此,乙走4小時的路,甲只要2小時就可以了,因此,甲走100千米所需的時間為(4—1+4÷2)=5小時.這樣就可求出甲的速度.
解:甲的速度為:
100÷(4-1+4÷2)
=10O÷5=20(千米/小時).
乙的速度為:20÷2=10(千米/小時).
答:甲的速度為20千米/小時,乙的速度為10千米/小時.
例6 某列車通過250米長的隧道用25秒,通過210米長的隧道用23秒,若該列車與另一列長150米.時速為72千米的列車相遇,錯車而過需要幾秒鐘?
分析 解這類應(yīng)用題,首先應(yīng)明確幾個概念:列車通過隧道指的是從車頭進(jìn)入隧道算起到車尾離開隧道為止.因此,這個過程中列車所走的路程等于車長加隧道長;兩車相遇,錯車而過指的是從兩個列車的車頭相遇算起到他們的車尾分開為止,這個過程實際上是一個以車頭的相遇點為起點的相背運(yùn)動問題,這兩個列車在這段時間里所走的路程之和就等于他們的車長之和.因此,錯車時間就等于車長之和除以速度之和.
列車通過250米的隧道用25秒,通過210米長的隧道用23秒,所以列車行駛的路程為(250—210)米時,所用的時間為(25—23)秒.由此可求得列車的車速為(250—210)÷(25—23)=20(米/秒).再根據(jù)前面的分析可知:列車在25秒內(nèi)所走的路程等于隧道長加上車長,因此,這個列車的車長為20×25—250=250(米),從而可求出錯車時間.
解:根據(jù)另一個列車每小時走72千米,所以,它的速度為:
72000÷3600=20(米/秒),
某列車的速度為:
。25O-210)÷(25-23)=40÷2=20(米/秒)
某列車的車長為:
20×25-250=500-250=250(米),
兩列車的錯車時間為:
。250+150)÷(20+20)=400÷40=10(秒).
答:錯車時間為10秒.
例7 甲、乙、丙三輛車同時從A地出發(fā)到B地去,甲、乙兩車的速度分別為每小時60千米和48千米,有一輛迎面開來的卡車分別在它們出發(fā)后的5小時.6小時,8小時先后與甲、乙、丙三輛車相遇,求丙車的速度.
分析 甲車每小時比乙車快60-48=12(千米).則5小時后,甲比乙多走的路程為12×5=60(千米).也即在卡車與甲相遇時,卡車與乙的距離為60千米,又因為卡車與乙在卡車與甲相遇的6-5=1小時后相遇,所以,可求出卡車的速度為60÷1-48=12(千米/小時)
卡車在與甲相遇后,再走8-5=3(小時)才能與丙相遇,而此時丙已走了8個小時,因此,卡車3小時所走的路程與丙8小時所走的路程之和就等于甲5小時所走的路程.由此,丙的速度也可求得,應(yīng)為:
。60×5-12×3)÷8=33(千米/小時).
解:卡車的速度:
(60-48)×5÷(6-5)-48=12(千米/小時),
丙車的速度:
(60×5-12×3)÷8=33(千米/小時),
答:丙車的速度為每小時33千米.
注:在本講中出現(xiàn)的“米/秒”、“千米/小時”等都是速度單位,如5米/秒表示為每秒鐘走5米.