Из опыта работы "Классификация задач на движение"

Разделы: Математика


В настоящее время на экзаменах предлагаются задачи, решение которых требует составление уравнения (или неравенства), а также их систем на основании условия задачи.
Умение решать ту или иную задачу зависит от многих факторов.
Прежде всего необходимо научиться различать основные типы задач и уметь решать простейшие из них. В связи с этим я считаю нужным рассмотреть типовые задачи на движение.

Задачи на движение.

1. Основными компонентами этого типа задач являются: а) пройденный путь (s); б) скорость (v); время (t). Зависимость между указанными величинами выражаются формулами:

s=vt; v=s/t; t=s/v (1)

2. План решения обычно сводится к следующему:

а) Выбираем одну из величин, которая по условию задачи является неизвестной, и обозначаем ее через x, y или z и т. д.

б) Устанавливаем, какая из величин является по условию задачи известной.

в) Третью (из оставшихся) величину выражаем через неизвестную (x) и известную с помощью одной из формул (1).

г) Составляем уравнение на основании условия задачи, в котором указано, как именно изменилась (уменьшилась, увеличилась и т.д.) третья величина.

  1. Надо иметь в виду, что если два каких-либо тела начинают движение одновременно, то в случае, если они встречаются, каждое с момента выхода и до встречи затрачивает одинаковое время. Аналогично и в случае, если одно тело догоняет другое.
  2. Если же тела выходят в разное время, то до момента встречи из них затрачивает времени больше то, которое выходит раньше.
  3. В задачах на движение по реке надо помнить следующие формулы:

Vпо теч.=Vсоб.+Vтеч.

Vпр.теч.=Vсоб.-Vтеч.

Vсоб.= (Vпо теч.+Vпр.теч.)/2

Вот примерное решение некоторых задач.

Движение из одного пункта в другой в одном направлении.

Задача 1.

Первый турист, проехав 1,5 ч. на велосипеде со скоростью 16 км/ч, делает остановку на 1,5 ч, а затем продолжает путь с первоначальной скоростью. Четыре часа спустя после отправки в дорогу первого туриста вдогонку ему выезжает на мотоцикле второй турист со скоростью 56км/ч. Какое расстояние они проедут, прежде чем второй турист догонит первого?

Решение.

1. Из условия ясно, что первый турист вышел в путь на 4 ч. раньше второго. В точке В (рис.1) он сделал остановку на 1,5 ч. Второй турист догнал первого в точке D. Чтобы проехать это расстояние AD, первый турист затратил больше времени, чем второй, на 2,5 ч. (4–1,5= =2,5 ч.)


Рис.1

2. Пусть x-расстояние (в км.) от точки A до точки D. Тогда t1=x/16 ч-время, за которое первый турист проезжает расстояние AD; t2=x/56 ч.– время, за которое второй турист проезжает расстояние AD.

T t2 = 2,5 ч.

Составим и решим уравнение:

x /16 – x /56 = 2,5, x = 56 км.

Ответ. 56 км.

Движение из одного пункта в другой с остановкой в пути.

Задача 2.

Товарный поезд был задержан в пути на 12 мин., а затем на расстоянии 60 км. Наверстал потерянное время, увеличив скорость на 15 км/ч. Найти первоначальную скорость поезда.

Решение.

1. Из условия задачи следует, что если бы поезд после остановки в пункте B продолжал двигаться с прежней скоростью, то затратил бы на 12 мин. (12 мин=1/5ч) больше, чем предусмотрено расписанием.


Рис.2

2. Пусть х – первоначальная скорость поезда (в км/ч). Тогда t1 =60/x, t2 = 60/(х+15), t1– t2 =1/5

3. Составим и решим уравнение: 60/х –  60/(х+15) =1/5, х1 = 60, х2 = –75 –  не удовлетворяет условию задачи, так как скорость –  величина неотрицательная.

Ответ. 60 км/ч.

Движение из разных пунктов навстречу друг другу.

Задача 3.

В один и тот же час навстречу друг другу должны были выйти A из поселка M и B из поселка K. Но A задержался и вышел позже на 6 ч. При встрече выяснилось, что A прошел на 12 км. Меньше, чем B. Отдохнув, они одновременно покинули место встречи и продолжили путь с прежней скоростью. В результате A пришел в K через 8 ч., а B пришел в M через 9 ч. После встречи. Определить расстояние MK и скорости пешеходов.

Решение.

1. Пусть vА=x (км/ч.), SКД=8x (км); vВ=y(км/ч), SМД=9y(км). Тогда t = 9y/x ч– время, которое затратит A на путь из M в D; tВ =8х/у ч –  время, которое затратит В на пути из К в D (см. рис)


Рис.3

2. Из условия задачи следует, что 8x – y =12. Так как пешеход B вышел раньше, чем A, на 6 часов, то на основании этого составим второе уравнение: 8x/y – 9y/x = 6

Составим систему уравнений и решим ее:

Расстояние МК = 8*6 + 9*4 = 84 км.

Ответ. 84 км; 6 км/ч; 4 км/ч.

Основные компоненты движения заданы в общем виде.

(Задачи с параметрами.)

Задача 4.

Поезд был задержан на t часов. Увеличив скорость на a км/ч, машинист на перегоне в s км ликвидировал опоздание. Определить, какую скорость должен был иметь поезд на этом перегоне, если бы не было задержки.

Решение.

Полагая, что скорость поезда по расписанию x км/ч, имеем:

2. Теперь следует выяснить, оба ли корня уравнения удовлетворяют условию задачи:

Движение по водному пути.

Задача 5.

В 9ч самоходная баржа вышла из А вверх по реке и прибыла в пункт В; 2ч спустя после прибытия в В эта баржа отправилась в обратный путь и прибыла в А в 19ч 20мин того же дня. Предполагая, что средняя скорость течения реки 3 км/ч и собственная скорость баржи все время постоянна, определить, в каком часу баржа прибыла в пункт В. Расстояние между А и В равно 60 км.

Решение.

1. Для решения этого типа задач следует использовать указание 5 (см. выше)

2. Обозначим собственную скорость баржи через x км/ч. Тогда время, затраченное на движение по течению реки, составляет 60/(x+3) часов, а против течения реки

60/(x-3) часов.

Всего было затрачено времени (в ч)

х1 =15, х2 = –0,6 (не удовлетворяет условию).

3. Время, затраченное на движение против течения реки, 60/(15 – 3) = 60/12 = 5 ч. Следовательно, баржа прибыла в пункт В в 14 ч.

Ответ. В 14 часов.

Определение скорости при встречном прямолинейном движении тел.

Задача 6.

Пассажир поезда знает, что на данном участке пути скорость этого поезда 40 км/ч. Как только мимо окна начал проходить встречный поезд, пассажир пустил секундомер и заметил, что встречный поезд проходил мимо окна в течение 3 с. Определить скорость встречного поезда, если известно, что его длина 75 м.

Решение.

1. Пусть скорость встречного поезда х м/с. Скорость поезда, в котором ехал пассажир, 40 км/ч = 40000/3600 = 100/9 м/с.

2. Встречный поезд за 3 с прошел 3 х м, а поезд с пассажиром – (3*100)/9 = 33

3. Всего оба поезда прошли по условию 75 м, следовательно,

Ответ. 50 км/ч.

Составление неравенств.

Задача 7.

Велосипедист отправляется из А в В. Расстояние от А до В равно 60 км; скорость велосипедиста постоянна. Не задерживаясь в В, он едет обратно с той же скоростью, но через час после выезда из В делает остановку на 20 мин. После этого он продолжает путь, увеличив скорость на 4 км/ч. В каких границах заключена скорость v велосипедиста, если известно, что на обратный путь от В до А он потратил времени не более, чем на путь от А до В?

Решение.

1. Пусть х (в км/ч) –  первоначальная скорость велосипедиста.

Рис. 4

2. Особенность задачи в том, что для решения требуется составить неравенство.

Решая это неравенство, получим

2 +16х – 720)/(х(х + 4)) ≤ 0, (х – 20)(х + 36)/х(х + 4) ≤ 0.

Следовательно, 0<x≤20

Ответ. 0<v≤20 км/ч.

Пройденный путь принимается за 1, а единственной данной величиной является время.

Задача 8.

Два пешехода вышли одновременно друг другу и встретились через 3 ч 20 мин. Сколько времени понадобиться каждому из них, чтобы пройти все расстояние, если первый пришел в то место, из которого вышел второй, на 5 ч позже, чем второй пришел в то место, откуда вышел первый?

Решение.

1. Особенностью этой задачи является то, что в ней нет никаких данных о пройденном расстоянии. В таких случаях удобно все расстояние принять за 1, тогда скорость v1 =1/х, v2 =1/у (где х часов – время в пути первого пешехода, а у часов – время второго пешехода).

2. Из условия задачи составим систему уравнений

3. Решая эту систему, получим у=5, х=10

Ответ.10 ч; 5 ч.

Скорость выражена косвенно через время.

Задача 9.

Два велосипедиста выехали одновременно из двух пунктов в третий, куда они договорились прибыть одновременно. Первый прибыл на место встречи через 2 ч, а второму, чтобы прибыть вовремя, надо было проезжать каждый километр на 1 мин быстрее первого, так как его путь был длиннее на 6 км. Какова скорость каждого велосипедиста?

Решение.

1. Особенностью этой задачи является не прямое, а косвенное указание скорости велосипедистов.

2. Пусть первый велосипедист проезжал каждый километр за х мин, то есть его скорость была 60/х км/ч. Тогда скорость второго 60/(х-1) км/ч

3. Составим уравнение и решим его:

60/(х – 1)*2 – (60/х)*2 = 6; х1 = 5, х2 = –4 (посторонний корень)

4. Следовательно, v1 =12 км/ч, v2 = 15 км/ч

Ответ.12 км/ч; 15 км/ч.

Вот основные типы задач на движение, их классификацию можно дать учащимся на факультативе.