戴操宇
物体运动的形式是多种多样的。其中匀速直线运动是最简单、最基本的运动。小学行程解决问题,就是反映这种运动形式的问题。行程解决问题,常见的有追及和相遇这两种类型的解决问题,它们之间既有联系,又有区别。下面,我们通过对物体作这种运动形式的分析,找出它们之间的辩证关系及其解答的依据。
设有两个物体M1与M2在直线L上匀速直线运动,速度分别为v1与v2,其行走的路程(距离)分别为s1和s2。它们运动方向一致(同向),如下图所示。M1与M2的间隔距离(路程差)为Δs、M1在B处,M2在A处,各自向右方向运动,
到达C处的时间为t1,t2。不妨设v2>v1,方向向右为正方向。根据物体作匀速直线运动的公式(路程与速度、时间三者的数量关系)得:
若两个物体同时运动,即当t1=t2=t时,那么有
这就是说,两个物体不在同一地点,同时沿着方向一致的直线作匀速运动,于某一地点一起到达(追到)的时间与它们同时行走的路程差成正比,与它们的速度差成反比。
上述(4)或(5)式,也就是我们所说的两物体作追及运动的公式。在(4)或(5)式里,知道其中任意两个量或三个量,就可以求出另外的一个量。
由于物体运动的速度及行走的路程既有大小,又有方向,因而速度与路程这两个物理量都是矢量。当两个物体于同一时间朝着相反方向(相向)作匀速直线运动,并在某一地点到达,其运动形式如下图所示。这时,物体M1的速度及行走的路程都是负方向。因此,这两个物理量都取负值。根据(1)式得:
设两物体同时行走路程之和为∑s,速度和为∑v,则
这就是说,两物体不在同一地点,同时沿着相反方向作匀速直线运动,并在某一点到达(相遇)的时间,与它们同时行走的路程之和成正比,与它们的速度之和成反比。
上述(13)或(14)式,就是两物体作相遇运动的公式。在(13)或(14)式里,知道其中任意两个或三个量,就可以求出第四个量。
综上所述,两个物体作追及运动或相遇运动,它们之间的相同特点就是在同一时间,不同地点作匀速直线运动。它们的区别是:作追及运动的两物体的运动方向是同方向的;作相遇運动的两物体的运动方向是反方向的。它们在一定的条件下可以互相转化。
从上面的几个公式推导过程中,可以看出,只要掌握公式(5),就可以推导(6)-(10),(13)-(18)等公式。这些公式就是我们解决行程问题中两种类型解决问题的解答依据。
例1 汽车从甲城到乙城,每小时行走60千米,走了2小时后,摩托车才开始从甲城出发,每小时行走80千米,几小时追到?
解:设摩托车从甲城出发以后,t小时追到汽车。据(5)式:
t===6
综合算式60×2÷(80-60)
=120÷20
=6(小时)
答:6小时追到。
例2 少先队员骑自行车到郊外春游,每小时行走15千米,走了40分钟后,因有事紧急通知,班主任骑摩托车前往追赶,为了在20分钟内追到,摩托车每小时应行走多少千米?
解:设摩托车每小时应行v2千米,据(8)式
v2=+v1=+15=45
综合算式15×÷+15
=10×+15
=30+15
=45(千米)
答:摩托车每小时应行走45千米。
编辑 段丽君