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小学数学时钟问题详解:时针与分针一天内垂直多少次?附易错点分析:典型例题精讲

适用年级

五年级

难度等级

⭐⭐⭐

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最近更新

2025-12-20

小学数学时钟问题深度解析:一天内时针分针垂直多少次?

💡 阿星解密:为什么公式长这样?

想象一下,表盘是一个环形跑道。时针是一位慢悠悠散步的老人,而分针是一个健步如飞的少年。
他们从同一个起点(12点整)出发,分针要垂直时针,意味着分针必须比时针领先15分钟的路程(90度),或者落后15分钟的路程(也就是领先45分钟的路程,相当于落后90度)

这道题的关键,是把抽象的“角度”变成具体的“分钟数路程”。在表盘上,分针每分钟走1小格(6度),时针每分钟走0.5小格。所以,每分钟分针能比时针多走0.5小格

我们要求的是,从0点开始,到下一次0点(即一整天24小时)内,分针和时针形成垂直关系的所有时刻。
这里的“隐形数字”是什么?是每次分针完成一圈“超圈”后,都会和时针有一个新的“起跑点”——也就是他们重合的时刻!。每一次重合,都意味着一次新的“垂直周期”开始。算总数时,我们需要从这个“重合点”(起点)开始数。

🔥 三级跳挑战:从陷阱到精通

【母题演示】在1小时内(例如从12:00到13:00),时针和分针垂直几次?

🔍

阿星的显微镜:

我们不列方程,直接来画图想象!从12:00整开始,两针重合。

1. 第一次垂直:分针领先时针15分钟。分针需要多跑15分钟。因为每分钟它比时针多跑0.5分钟的路程,所以需要 15 ÷ 0.5 = 30分钟。所以是12:30。

2. 第二次垂直:分针领先时针45分钟(落后90度的另一种说法)。分针需要多跑45分钟。需要 45 ÷ 0.5 = 90分钟?等等,90分钟是1.5小时,但在1小时内,分针怎么跑出1.5小时的路程差?

—— 关键来了!其实,从12:00到12:30,分针已经完成了第一次垂直。之后,分针继续跑,要再次形成垂直,意味着分针需要从领先时针15分钟,变成领先时针45分钟,这需要再拉开30分钟的差距

因为每分钟拉开0.5分钟差距,所以需要 30 ÷ 0.5 = 60分钟。也就是说,从12:30开始,再过60分钟,到13:30,才能第二次垂直。

但是,我们的时间范围只到13:00!所以,在12:00-13:00这1小时内,只有12:30这一次垂直

标准算式:

先求相邻两次垂直的时间间隔:分针需要从领先15分钟变成领先45分钟(或反过来),需要多拉开30分钟差距。

速度差:0.5分钟/分钟。

时间间隔:30 ÷ 0.5 = 60分钟。

从一次重合到下一次重合是360÷0.5=720分钟。在720分钟里,垂直的次数是 720 ÷ 60 = 12次。

但这是在两针从重合到重合的完整周期里。在1小时(60分钟)内,只能发生1次(从0分钟时的重合点算起,第30分钟时发生第一次)。

【易错陷阱】从上午8:00到晚上8:00(共12小时),时针和分针垂直多少次?

⚠️

阿星的避雷针:

大多数人会怎么错:他们会想:“1小时有大约2次垂直,12小时就是12×2=24次!”

为什么错:错在“大约”上!通过母题我们发现,垂直的间隔是固定的60分钟,而不是每半小时一次。我们需要考虑起止点,不能简单相乘。而且,要分清是开区间还是闭区间,题目中的“从8:00到8:00”是否包含起点和终点?这会影响头尾计数。

正确思路:

1. 确定周期:垂直的间隔是60分钟。

2. 确定总时长:12小时 = 720分钟。

3. 计算周期数:720分钟 ÷ 60分钟/次 = 12个“垂直间隔”。

4. 关键步骤:把8:00这个时刻想象成跑道上的一点。我们需要看从这一点开始,跑完720分钟,会经过多少个“垂直点”

我们可以等效地思考:从0:00到12:00,一共是720分钟。根据我们推导的公式,每60分钟一次垂直,在12小时(720分钟)内,垂直次数 = 720 ÷ 60 = 12次

但是,这12次包含了0:00(即12:00)这个时刻吗?让我们验证一个周期:0:00重合,0:30垂直,1:xx不垂直,……,直到下一个重合。在0:00到12:00之间(不含12:00),垂直时刻是:0:30, 1:xx?不对,应该是1点之后。我们按公式来:总次数 = 总时间 ÷ 间隔 = 720 ÷ 60 = 12。这12次包含起点(0:00)吗?不包含,因为0:00是重合,不是垂直。所以这12次是纯垂直的次数。

因此,对于任意12小时段,只要不是从垂直时刻开始算,垂直次数就是12次。对于8:00到20:00,也是12次。

【高手进阶】已知在6点与7点之间,时针与分针在什么时刻互相垂直?

🚀

思维迁移:

这其实是将我们的核心模型应用到一个具体的“时段”内。

1. 确定初始状态:6:00时,分针在0,时针在180分钟处(因为6点即30小格)。分针落后时针30分钟(180度)。

2. 分析垂直条件

- 情况一(分针追到落后15分钟):分针需要追回的路程差是 30 - 15 = 15分钟。

- 情况二(分针追到领先15分钟):分针需要追回的路程差是 30 + 15 = 45分钟。

3. 利用速度差计算时间:分针追及时针的速度差是每分钟0.5分钟。

- 情况一所需时间:15 ÷ 0.5 = 30分钟。时刻为 6:30

- 情况二所需时间:45 ÷ 0.5 = 90分钟。但90分钟后是7:30,超过了6-7点范围,所以此情况在本题中无效。

结论:在6点到7点之间,只有 6点30分 这一个时刻两针垂直。

看,我们根本没背公式,而是用“追赶路程差÷速度差=时间”这个物理场景,轻松解决了问题!

📝 阿星的定海神针(口诀):
“垂直就是差一刻,追赶路程仔细核。速度差是半分钟,头尾时刻别漏过!”

🚀 举一反三:巩固练习

练习一:基础复现

从下午2:00到下午5:00(共3小时),时针和分针垂直了多少次?

练习二:陷阱识别

小美说:“从0:00到12:00,时针分针重合了11次,垂直了22次。”她说得对吗?为什么?

练习三:生活应用

一部老式座钟,在5点到6点之间,钟面上的时针和分针恰好互相垂直。请问这时离5点整大概过去了多少分钟?(结果保留分数)


📚 答案与解析

【答案速查】

练习一:3次。解析:垂直间隔60分钟。3小时=180分钟。180÷60=3(次)。

练习二:不对。解析:从0:00到12:00,重合次数确实是11次(不含开始的0:00)。但垂直次数应为720÷60=12次。22次的错误在于误以为每半小时垂直一次(12×2=24,再扣除头尾?),未理解固定60分钟间隔的本质。

练习三:\( 5\frac{5}{11} \) 分钟或 \( 43\frac{7}{11} \) 分钟。解析:5:00时,分针落后时针25分钟(150度)。设分针需追回x分钟路程可垂直。

情况一(落后15分):25 - x = 15,得 x=10。时间=10÷0.5=20分钟?错!这里x是分针走过的“绝对分钟数”,不是路程差。应设过了t分钟。

分针位置:t分钟。

时针位置:25 + t/12 分钟(因为时针速度是分针1/12)。

垂直条件:| (t) - (25 + t/12) | = 15。

解方程:t - (25 + t/12) = 15 或 t - (25 + t/12) = -15。

解得 t = \( 43\frac{7}{11} \) 或 t = \( 5\frac{5}{11} \)。所以大约是5.5分钟或43.6分钟后。

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