牛吃草问题应用题详解:四步解法、五大难点与30道练习题PDF下载
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2025-12-20
好的,同学你好!我是你的数学教研专家。今天我们一起来攻克小学数学中一个非常经典且有趣的模型问题——“牛吃草”问题的进阶版:“草枯萎”问题。准备好了吗?我们开始吧!
知识要点
“牛吃草”问题研究的是存量、消耗与增长(或减少)之间的关系。当草在枯萎时,意味着草的总量除了被牛吃掉,自身也在减少。
💡 核心概念
想象一个大草原,草的总量就像一个大水池里的水。现在有两种情况同时发生:
- 消耗:牛在吃草(相当于水池的“出水口”在放水)。
- 自然减少:草自己在枯萎、减少(相当于水池底部还有一个“漏水口”在漏水)。
我们的目标就是算出,在这样“边吃边枯”的情况下,牛多久能把草吃完,或者需要多少头牛来吃。
📝 计算法则(四步法)
解决这类问题,我们遵循以下四个步骤:
- 设定变量:设每头牛每天吃草量为1份(这是关键假设,能简化计算)。
- 计算“草量变化速度”:比较两种(或多种)吃草情况,求出草每天因为生长或枯萎而产生的净变化量。
公式:草量变化速度 = (吃的多的总草量 - 吃的少的总草量) ÷ 天数差
注意:如果结果是正的,表示草在生长;如果是负的,表示草在枯萎。 - 计算“原有草量”:根据任意一种情况,算出草原上最初的草量。
公式:原有草量 = 牛吃的总草量 - (草量变化速度 × 天数)
或者 原有草量 = 牛吃的总草量 + (草枯萎的速度 × 天数)(如果枯萎速度为负,则用加)。 - 根据问题列方程求解:将所求的牛数或天数设为未知数,利用关系式:牛数 × 天数 × 1 = 原有草量 + 草量变化速度 × 天数 来求解。
🎯 记忆口诀
“设牛吃一”好计算,“比较差量”求变化。
“反推原有”是基础,“根据问题”列方程。
🔗 知识关联
- 工程问题:类似于“进水、出水”的泳池问题,都是研究“总量、效率、时间”的关系。
- 追及问题:草的生长/枯萎就像慢跑者的速度,牛吃草就像快跑者在追,原有草量就是两人的距离差。
- 列方程解应用题:这是解决此类问题的核心数学工具。
易错点警示
下面这些错误非常常见,一定要避开!
❌ 错误1: 把草的生长速度和枯萎速度当成独立的两个正数处理。
✅ 正解: 生长和枯萎是相反的过程。在计算“草量变化速度”时,如果草在枯萎,这个速度就是一个负数。在第三步计算“原有草量”时,要特别注意符号,通常是 原有草量 = 牛吃的总量 - (变化速度 × 天数),如果变化速度是负的,减负就等于加正。
❌ 错误2: 在第一步设未知数时,设“每头牛每天吃x千克草”,导致方程复杂,容易出错。
✅ 正解: 牢记经典方法,直接设每头牛每天吃草量为1份。这样所有关于“草量”的单位都是“份”,计算过程会清晰简洁很多。
❌ 错误3: 在最后一步列方程时,忘记“原有草量”也会随着时间被枯萎影响。
✅ 正解: 牢记核心关系式:牛吃的总草量 = 原有草量 + 草量变化 × 时间。如果草在枯萎(变化量为负),那么等号右边就是“原有草量”减去“枯萎掉的总量”。
三例题精讲
🔥 例题1:基础引入
一片草地,草每天都在匀速生长。如果放24头牛,6天吃完;如果放21头牛,8天吃完。问:放多少头牛,可以12天吃完?
📌 第一步:设每头牛每天吃1份草。
📌 第二步:求草的生长速度。
第一种情况:牛共吃了 \( 24 \times 6 = 144 \) 份草。
第二种情况:牛共吃了 \( 21 \times 8 = 168 \) 份草。
为什么第二种吃得多?因为草多长了 \( 8-6=2 \) 天。
所以,草每天生长:\( (168 - 144) \div (8 - 6) = 24 \div 2 = 12 \) 份。
📌 第三步:求原有草量。
用第一种情况算:原有草量 = 牛吃总量 - 生长总量 = \( 144 - 12 \times 6 = 144 - 72 = 72 \) 份。
📌 第四步:设需要x头牛,12天吃完,列方程。
牛吃总量 = 原有草量 + 生长总量
\( x \times 12 = 72 + 12 \times 12 \)
\( 12x = 72 + 144 \)
\( 12x = 216 \)
\( x = 18 \)
✅ 答案: 需要18头牛。
💬 总结: 这是经典的“牛吃草”问题,关键在于通过两种吃法总量的差,求出草的生长速度。
🔥 例题2:草在枯萎
由于天气寒冷,一片牧场上的草不仅不生长,反而每天以均匀的速度枯萎。如果放20头牛,可以吃5天;如果放16头牛,可以吃6天。请问:放多少头牛,可以吃10天?
📌 第一步:设每头牛每天吃1份草。
📌 第二步:求草的枯萎速度。
第一种:牛吃 \( 20 \times 5 = 100 \) 份。
第二种:牛吃 \( 16 \times 6 = 96 \) 份。
为什么第二种吃得少?因为草多枯萎了1天,草的总量变少了。
注意,这里“枯萎”意味着草的总量在减少。我们可以把“枯萎速度”看作一个负数。
草量变化速度 = \( (96 - 100) \div (6 - 5) = (-4) \div 1 = -4 \) 份/天。
负数-4表示草每天减少4份。
📌 第三步:求原有草量。
用第一种情况:原有草量 = 牛吃总量 - (变化速度 × 天数)
因为变化速度是 -4,所以:原有草量 = \( 100 - [(-4) \times 5] = 100 - (-20) = 100 + 20 = 120 \) 份。
(可以理解为:牛吃的100份 = 原有草量 + 5天枯萎掉的量?不对!应该是:牛吃的100份 + 5天枯萎掉的量 = 原有草量。所以原有草量更多。)
📌 第四步:设需要x头牛,10天吃完,列方程。
牛吃总量 = 原有草量 + (变化速度 × 天数)
\( x \times 10 = 120 + [(-4) \times 10] \)
\( 10x = 120 - 40 \)
\( 10x = 80 \)
\( x = 8 \)
✅ 答案: 需要8头牛。
💬 总结: “草枯萎”问题的核心是,草量变化速度是负数。计算原有草量时,要理解牛吃掉的草只是原有草量的一部分,另一部分被自然枯萎消耗掉了。
🔥 例题3:综合变化
一片草地,草每天都在匀速生长。如果放10头牛,20天可以吃完;如果放15头牛,10天可以吃完。但是,当草吃到一半时,天气突变,草停止生长并开始以每天固定的速度枯萎。此时又增加了若干头牛,结果总共用了24天吃完所有草。请问:后来增加了多少头牛?
📌 第一步:设每头牛每天吃1份草。先求生长速度和原有草量。
情况一:\( 10 \times 20 = 200 \) 份。
情况二:\( 15 \times 10 = 150 \) 份。
生长速度 = \( (200 - 150) \div (20 - 10) = 50 \div 10 = 5 \) 份/天。
原有草量 = \( 200 - 5 \times 20 = 200 - 100 = 100 \) 份。
📌 第二步:分析“吃到一半”时的情况。
原有草量是100份,一半就是50份。
前一半草是在生长阶段吃的。设吃前一半用了t天。
则有:\( 10 \times t = 50 + 5 \times t \) (牛吃量 = 半量草 + 生长量)
\( 10t = 50 + 5t \)
\( 5t = 50 \)
\( t = 10 \) (天)
📌 第三步:分析“后一半”草在枯萎阶段的情况。
总用时24天,前一半用了10天,所以后一半用了 \( 24 - 10 = 14 \) 天。
后一半开始时,草量是50份。但接下来草停止生长并开始枯萎。题目没给枯萎速度?我们需要从“15头牛10天吃完”的另一种可能性中寻找吗?不对,枯萎是新增条件。
这里题目信息不全,枯萎速度未知。这更像一道奥数挑战题。我们需要假设枯萎速度为未知数。
设草枯萎的速度为每天k份(k为正数)。设后来增加了y头牛,则后一半草吃的时候,共有 \( (10+y) \) 头牛。
后一半草的关系:牛吃总量 = 开始的50份草 - 枯萎总量
方程:\( (10+y) \times 14 = 50 - k \times 14 \)
一个方程,两个未知数(y和k),无法求解。这说明原题需要给出枯萎速度,或者通过其他条件(比如“如果草一开始就枯萎,15头牛能吃几天”)来求出k。
为了完成本题,我们假设一个条件:草枯萎的速度与生长速度相同,即 \( k=5 \) 份/天。
则方程变为:\( (10+y) \times 14 = 50 - 5 \times 14 \)
\( 14(10+y) = 50 - 70 \)
\( 140 + 14y = -20 \) (这显然不合理,因为草量不能为负)
✅ 答案(修正版): 原题需补充“草的枯萎速度”信息。完整的解题思路是:先求出生长阶段吃一半草的时间;再设枯萎速度和增加的牛数,根据后一半草的消耗关系列方程求解。
💬 总结: 复杂问题要分阶段处理。先解决标准“牛吃草”部分,再处理带有新变量(枯萎)的部分,并注意各个阶段草量的衔接。
练习题(10道)
- 一片草地,草匀速枯萎。12头牛可以吃8天,10头牛可以吃12天。问:草每天枯萎多少份?(设每头牛每天吃1份)
- 一块牧场,草每天匀速生长。可供15头牛吃20天,或供20头牛吃10天。那么,这片牧场每天生长的草量可供几头牛吃1天?
- 由于干旱,草地每天均匀枯萎。如果放25头牛,可以吃4天;如果放20头牛,可以吃6天。问:放多少头牛,可以吃8天?
- 一个牧场,草在生长。27头牛6天吃完;23头牛9天吃完。问:21头牛多少天吃完?
- 天气寒冷,草在枯萎。30头牛吃4天,20头牛吃10天。请问:这片草地原来有多少份草?
- 一片草地,草在生长。10头牛吃20天,15头牛吃10天。如果想5天吃完,需要多少头牛?
- 草匀速枯萎。如果放18头牛,10天吃完;如果放24头牛,6天吃完。请问:草每天枯萎多少?原有草量多少?
- 进入秋季,草速枯萎。供18头牛吃8天,或供12头牛吃12天。问:可供多少头牛吃16天?
- 一片草地,草匀速生长。8头牛吃20天,6头牛吃30天。问:可供多少头牛吃15天?
- 一个草场,草在枯萎。如果放16头牛,正好12天吃完。如果希望8天吃完,需要放多少头牛?(提示:需要先补充一个条件才能求解。请你想一个合理的条件,并解答。)
奥数挑战(10道)
- (迎春杯改编)有一片草场,草每天的生长速度相同。若放56头牛,则24天吃完;若放70头牛,则16天吃完。若要使草永远吃不完,最多可以放多少头牛?
- 一片草地,草每天匀速生长。供16头牛吃20天,或供80只羊吃12天。如果1头牛每天的吃草量等于4只羊的吃草量,那么10头牛和60只羊一起吃,可以吃多少天?
- (华杯赛真题思路)由于环境恶化,草场每天以固定速度减少。已知草场上的草可供33头牛吃5天,或可供24头牛吃6天。照此计算,这块草场可供多少头牛吃10天?
- 一个水库有一定的存水量,河水每天均匀入库。如果用5台抽水机连续抽20天可以抽干,用6台同样的抽水机连续抽15天可以抽干。若要求6天抽干,需要多少台抽水机?
- 自动扶梯以均匀速度由下往上行驶,小明和小红从扶梯上楼。小明每分钟走20级台阶,5分钟到达楼上;小红每分钟走15级台阶,6分钟到达楼上。问:扶梯静止时,可见部分有多少级台阶?
- 一片草地,草每天都在匀速生长。这片草地可供15头牛吃20天,或供20头牛吃10天。那么,它可供多少头牛吃5天?
- 由于沙漠化,草场草量每天减少。如果放22头牛,可以吃5天;如果放17头牛,可以吃6天。假设每头牛每天吃草量相同,问:如果放11头牛,可以吃多少天?
- 画展9点开门,但早有人排队等候入场。从第一个观众来到时起,每分钟来的观众人数一样多。如果开3个入场口,9点9分就不再有人排队;如果开5个入场口,9点5分就没有人排队。求第一个观众到达的时间是8点几分?
- 一块草地,草匀速生长。可供10头牛吃20天,或供15头牛吃10天。现有一群牛,吃了4天后,又来了2头牛一起吃,结果又用了2天吃完。问:最开始有多少头牛?
- 有三块面积不同的草地,草长得一样密、一样快。面积分别为 \( 3\frac{1}{3} \) 公顷、10公顷和24公顷。第一块草地可供12头牛吃4周,第二块草地可供21头牛吃9周。问:第三块草地可供多少头牛吃18周?
生活应用(5道)
- (环保)某城市垃圾填埋场现有垃圾存量固定。每天会有新垃圾运入(相当于“生长”),同时有环保处理设备以固定速度降解垃圾(相当于“枯萎”)。若启用2台大型处理机,15天可处理完;若启用3台,10天可处理完。若想5天处理完,需要启用几台处理机?
- (云计算)一个云端服务器的缓存区,数据会随时间自动过期删除(枯萎),同时也有新的数据不断写入(生长)。已知缓存区初始数据量为M。若数据读取程序A以某个速度读取,10小时读完;程序B以另一速度读取,8小时读完。若程序A和B同时读取,4小时读完。求数据写入速度和过期删除速度的关系。
- (个人理财)你的电子钱包里有一笔钱。你每天会花掉一些(牛吃草),同时钱包里的钱会产生活期利息(草生长),但账户有管理费会自动扣除(草枯萎)。请根据你自己的假设数据,编一道“牛吃草”问题,计算钱花完的时间。
- (水资源)一个村庄的水窖有存水。在旱季,水窖没有水源补充(不生长),并且每天因蒸发会损失固定水量(枯萎)。如果供5户人家使用,可用20天;供8户人家使用,只能用10天。问:如果仅供3户人家使用,可以用多少天?
- (航天)空间站的生命支持系统,氧气罐存储初始氧气。宇航员呼吸消耗氧气(牛吃),同时系统会通过电解水制造氧气(生长),但舱体存在微小的泄漏(枯萎)。请描述在制定出舱活动时间表时,如何利用“牛吃草”模型来确保安全。