发车间隔问题图解:用人车相遇模型破解数学易错点:典型例题精讲
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2025-12-21
图解发车间隔问题:用人车反向相遇,破解“隐形”车间距
💡 阿星解密:为什么公式长这样?
想象一个生动的场景:你(阿星)在公交站等车,但车总是很久才来。于是你决定不傻等,而是沿着车开来的反方向步行。这时,你(人)和车(车)在道路上相向而行。对你来说,下一辆车并不是停在总站,而是正在向你开来!你和这辆车之间的“初始距离”,其实就是前后两辆车的间距。这个距离,会被你和车的速度“合力”快速消化掉。消化完这个距离所花的时间,就是你从出发到遇到这辆车的“相遇时间”。
所以,核心关系是:(车速 + 人速) × 相遇时间 = 车间距。车间距,就是那个在生活中“看不见”但通过计算能找出的关键数字!
👀 看图说话:揭秘“隐形”车间距
关键点拨:
看图中的红色虚线,那就是“车间距”。它不是一个实物,但真实存在。车2和人同时出发,相向而行。他们走过的总路程加起来,正好等于这个“车间距”。我们用“速度和”去乘“相遇时间”,就是在算这个总路程。理解了这个,你就抓住了问题的灵魂——把发车间隔问题,转化成了标准的相遇问题。
🔥 三级跳挑战:从陷阱到精通
【母题演示】公交车每隔10分钟从总站发一辆车,车速是每分钟60米。阿星以每分钟40米的速度沿公交线路反向步行。他从某个时刻出发,走了多久会遇到第一辆迎面开来的公交车?
阿星的显微镜
首先找“隐形”车间距:车间隔10分钟,车每分钟走60米,所以车间距是:10 × 60 = 600米。
然后套用核心模型:人和车相向而行,共同走完这600米。
速度和是:60 + 40 = 100 米/分。
标准算式:\( \text{相遇时间} = \frac{\text{车间距}}{\text{速度和}} = \frac{10 \times 60}{60 + 40} = \frac{600}{100} = 6 \text{(分钟)} \)
心算验证:车6分钟走360米,人6分钟走240米,加起来正好600米(车间距),完美!
【易错陷阱】接上题,如果阿星走了9分钟才遇到第一辆车,请问公交车的发车间隔是多少分钟?(车速60米/分,人速40米/分不变)
阿星的避雷针:
大多数人会怎么错:直接用相遇时间乘以速度差,或者胡乱拼凑算式:\( (60+40) \times 9 = 900 \),然后 \( 900 \div 60 = 15 \)分钟。虽然答案碰巧对,但思路是错的!
图解陷阱:错解误把“9分钟”当成了“车间隔”,忽略了这9分钟是人和车共同消化车间距的时间。关键的一步是先用“速度和×相遇时间”求出车间距,再求发车间隔。
正确思路:
1. 相遇时间9分钟,速度和100米/分,求出车间距:100 × 9 = 900米。
2. 车间距900米,是车在一个发车间隔内行驶的路程。
3. 已知车速60米/分,求发车间隔:900 ÷ 60 = 15分钟。
标准算式:\( \text{发车间隔} = \frac{(60 + 40) \times 9}{60} = \frac{900}{60} = 15 \text{(分钟)} \)
【高手进阶】地铁站的自动扶梯,以均匀速度向上运行。阿星在扶梯上同时向上步行(速度不变)。从扶梯底端到顶端,他步行上楼需要30秒,静止站在扶梯上上楼需要45秒。请问:如果他以同样的步行速度在向下运行的扶梯上向上走,从底端到顶端需要多少秒?
思维迁移:这其实是“发车间隔”模型的变种!把“扶梯长度”看作“车间距”,把“扶梯速度”看作“车速”,把“人的步行速度”看作“人速”。
1. 人顺梯行(同向):(人速 + 梯速) × 30秒 = 梯长
2. 梯独自运行:梯速 × 45秒 = 梯长
由此可求出人速和梯速。
3. 人逆梯行(反向):这变成了标准模型——人向上走,梯向下跑,相当于相向而行!需要的时间 = 梯长 ÷ (人速 - 梯速)。
看,核心依然是“速度和(或速度差)乘时间等于固定距离”。
📝 阿星的定海神针(口诀):
间隔问题莫慌张,人车反向是方向。
速度和乘相遇时,车间距离里面藏。
🚀 举一反三:巩固练习
(基础复现)有轨电车每8分钟发一班,速度是500米/分。小明反向跑步,速度是300米/分。他从某时刻出发,几分钟后遇到第一辆电车?
(陷阱识别)接上题,如果小明跑了5分钟遇到车,那么电车的发车间隔是多少分钟?(注意:这是一个逆向计算,别掉坑里!)
(生活应用)机场传送带以固定速度运行。小星在传送带上走过去要1分钟,离开传送带自己走过去要1分30秒。如果传送带反向运行,他以同样速度走上去,需要多久到达另一端?
📚 答案与解析
【答案速查】
练习一:5分钟
练习二:5分钟
练习三:3分钟
【解析精讲】
练习一:车间距 = 8 × 500 = 4000米。速度和 = 500 + 300 = 800米/分。相遇时间 = 4000 ÷ 800 = 5分钟。
练习二:先求车间距:相遇时间 × 速度和 = 5 × (500+300) = 4000米。再求发车间隔:4000 ÷ 500 = 8分钟?等等,陷阱在此! 仔细看,题目说“接上题”,但这是一个新的逆向问题。已知相遇时间5分钟,求发车间隔。正确步骤:1. 车间距 = (500+300)×5 = 4000米;2. 发车间隔 = 车间距 ÷ 车速 = 4000 ÷ 500 = 8分钟。是的,答案就是8分钟,和上题的已知条件一致,这是一个验证性的逆向题。
练习三:设传送带长S,人速V人,梯速V梯。由题:S/(V人+V梯)=60秒,S/V人=90秒。解得V人=S/90,V梯=S/180。当传送带反向时,人实际速度为V人 - V梯 = S/90 - S/180 = S/180。所需时间 = S ÷ (S/180) = 180秒 = 3分钟。
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