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时针分针赛跑记:用“追及问题”思维秒解所有时钟重合难题(附口诀):典型例题精讲

适用年级

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⭐⭐⭐

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最近更新

2025-12-20

时针分针赛跑记:一文学透「时钟重合」难题

💡 阿星起步:时钟重合的底层逻辑

想象一下,你眼前有一个圆形的操场。这个操场一圈是360米。

现在,有两个运动员要在这里进行一场「无限循环赛」:

  • 分针选手:他是个急性子,跑得飞快,速度是 每分钟跑6米(也就是 \( 6^\circ/\text{分} \))。
  • 时针选手:他是个老爷爷,速度很慢,每分钟只能跑 0.5米(也就是 \( 0.5^\circ/\text{分} \))。

比赛从12点整(两名选手同时站在起跑线上)开始。分针小哥一下子就冲出去了,时针爷爷在后面慢慢追。

「时钟重合」问题,问的就是: 在接下来的比赛里,跑得快的分针选手,需要花多长时间,才能套圈(追上)跑得慢的时针爷爷?

你看,抽象的表盘问题,瞬间就变成了我们熟悉的「追及问题」:速度快的人,去追一个在前面的人,多久能追上?只不过这个跑道是圆形的,追上了就等于重合了。

所以,别再怕时钟题了,它的本质就是一场在圆形跑道上的追逐赛。我们接下来要学的所有公式和技巧,都是为了算清楚这场“赛跑”的时间。

🔥 三级跳挑战:从入门到大神

【入门例题】从12点整开始,时针和分针第一次重合是在几点几分?(最直接的套圈问题)

🌱

阿星拆解:

1. 确定起跑状态:12点整,两人同时从起点(0米处)出发。他们的初始差距是0米吗?不对!因为分针跑得快,他一出发就把时针甩在后面了。所以,我们要追上的,是分针领先的那一整圈。也就是说,时针爷爷在起点,分针小哥已经套了他一圈,领先了整整360米(360度)

2. 套用追及公式:追及时间 = 路程差 ÷ 速度差。

  • 路程差:分针领先的那一圈,就是 \( 360^\circ \)。
  • 速度差:分针速度 \( 6^\circ/\text{分} \) 减去时针速度 \( 0.5^\circ/\text{分} \),得到 \( 6 - 0.5 = 5.5^\circ/\text{分} \)。

3. 列式计算
\[ \text{追及时间} = \frac{360^\circ}{5.5^\circ/\text{分}} \]
计算一下:\( 360 \div 5.5 = 360 \div \frac{11}{2} = 360 \times \frac{2}{11} = \frac{720}{11} \)(分钟)。

4. 化成分秒:\( \frac{720}{11} \approx 65.4545... \) 分钟。

65分钟就是1小时5分钟。

剩下的0.4545...分钟化成秒:\( 0.4545... \times 60 \approx 27.27 \) 秒,约等于27秒。

答案:所以,第一次重合大约在1点05分27秒

【进阶例题】从3点整开始,时针和分针第一次重合是在几点几分?(陷阱:起点不在12点!)

⚠️

阿星敲黑板:

陷阱在这里! 3点整的时候,分针在0(12点位置),但时针已经在3点位置了。他们不是从同一起点出发!时针已经提前跑了90米(3大格,每格30度,\( 3 \times 30 = 90^\circ \))。

所以,现在的局面是:分针在起点(0度),时针在90度处。分针要追上时针,需要弥补这90度的差距,而不是360度。

1. 确定初始路程差:时针在分针前面 \( 90^\circ \)。

2. 速度差不变:仍然是 \( 6 - 0.5 = 5.5^\circ/\text{分} \)。

3. 列式计算
\[ \text{追及时间} = \frac{90^\circ}{5.5^\circ/\text{分}} = 90 \div 5.5 = 90 \div \frac{11}{2} = 90 \times \frac{2}{11} = \frac{180}{11} \ (\text{分钟}) \]

4. 化成分秒并加上起始时间
\( \frac{180}{11} \approx 16.3636... \) 分钟 ≈ 16分22秒。

从3点开始,经过16分22秒,所以重合时刻是3点16分22秒

💡 核心路程差 = |时针初始位置 - 分针初始位置|。一定要先看清两人起跑的位置!

【拔高例题】在一天24小时内,时针和分针一共会重合多少次?(换个马甲,本质不变)

🚀

思维迁移:

这题看起来问法完全不同,但内核还是那场“追逐赛”!我们只需要搞清楚两件事:

1. 第一次追上(重合)需要多久? 我们从12点整开始算,根据入门例题,第一次重合需要 \( \frac{720}{11} \) 分钟。

2. 以后每次追上需要多久? 分针每次追上时针后,并不会停下。他会继续跑,直到再次领先时针一整圈(360度),才会发生下一次重合。所以,从一次重合到下一次重合,就是分针需要“多跑一圈”去追上时针的时间。

这个时间我们算过:\( \frac{360}{5.5} = \frac{720}{11} \) 分钟?等等,不对!

注意区分

- 从起点到第一次重合:分针要比时针多跑一圈(360度),但起点时针在0度,所以路程差是360度。时间 = \( \frac{360}{5.5} = \frac{720}{11} \) 分钟。

- 从第N次重合到第N+1次重合:两次重合之间,分针还是要比时针多跑一整圈(360度)。时间 = \( \frac{360}{5.5} = \frac{720}{11} \) 分钟。

咦?结果一样?是的!因为无论从哪里开始追,只要目标是“领先一圈”,路程差就是固定的360度。

3. 计算24小时内的重合次数

24小时 = \( 24 \times 60 = 1440 \) 分钟。

每次重合的间隔是 \( \frac{720}{11} \) 分钟。

那么次数就是:\( 1440 \div \frac{720}{11} = 1440 \times \frac{11}{720} \)。

先简化:\( 1440 \div 720 = 2 \),所以 \( 2 \times 11 = 22 \) 次。

答案:一天24小时内,时针分针共重合22次

看,虽然题目问的是“次数”,但我们把它拆解成了无数个相同的“追及问题”来计算间隔,思路一通百通!

📝 阿星必背口诀:

时钟问题像赛跑,圆形跑道要记牢。
分针飞快时针慢,速度差是五点五。(\( 5.5^\circ/\text{分} \))
要问何时能重合,路程差除速度差。
路程差是啥关键?初始位置先找好!
起点同处差一圈(360度),起点不同直接减。

🚀 举一反三:变式挑战

变式一:模仿练习

从6点整开始,时针和分针第一次重合是在几点几分?(对应入门,巩固公式)

变式二:逆向思维

在4点与5点之间,当时针与分针重合时,分针指向的点钟数是多少?(已知结果求过程,需要先算出具体时间)

变式三:综合挑战

钟面上显示的时间是5点过几分时,时针和分针离“6”字的距离相等,并且在“6”的两旁?(稍微拔高,需要理解“距离相等”如何转化为角度关系)


解析与答案

【详尽解析】

变式一解析:

6点整,分针在0度,时针在 \( 6 \times 30 = 180^\circ \) 处。路程差为180度。

追及时间 = \( 180 \div 5.5 = \frac{180}{5.5} = \frac{360}{11} \approx 32.727\) 分钟 ≈ 32分44秒。

答案:约在6点32分44秒

变式二解析:

4点整,分针在0度,时针在 \( 4 \times 30 = 120^\circ \) 处。路程差为120度。

追及时间 = \( 120 \div 5.5 = \frac{120}{5.5} = \frac{240}{11} \approx 21.818\) 分钟。

重合时刻约为4点21分49秒。此时分针走过的角度 = \( 6^\circ/\text{分} \times \frac{240}{11} \text{分} = \frac{1440}{11} \approx 130.9^\circ \)。

分针每走30度指向一个钟点数,\( 130.9 \div 30 \approx 4.36 \),说明分针已经走过了“4”点钟的位置(120度),正指向“4”和“5”之间。

核心:先算出重合时间,再计算分针角度,最后转化为钟面位置。

变式三解析:

“6”字对应180度。设时间为5点 \( x \) 分。

- 分针位置:\( 6x \) 度。

- 时针位置:\( 5 \times 30 + 0.5x = 150 + 0.5x \) 度。

“离6的距离相等且在两侧”意味着:分针到180度的距离 = 时针到180度的距离。

即:\( 180 - 6x = (150 + 0.5x) - 180 \)。

解方程:\( 180 - 6x = 0.5x - 30 \) -> \( 210 = 6.5x \) -> \( x = \frac{210}{6.5} = \frac{420}{13} \approx 32.31 \)。

答案:约在5点32分18秒

💡 思维提示:把“距离相等”翻译成“角度差的绝对值相等”,并利用“在两侧”确定谁大谁小,去掉绝对值,是解题关键。

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