小学数学发车间隔问题详解:图解追及公式与易错点:典型例题精讲
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2025-12-21
发车间隔问题:为什么公交车总是一起来?
💡 阿星解密:为什么公式长这样?
想象一下,你在一条笔直的路上匀速走着。你身后有一个公交总站,公交车以固定的间隔时间(比如每5分钟)发车,所有公交车速度都一样。
核心场景:人车同向。你和公交车往同一个方向前进,但车比你快得多。
解题钥匙:把公交车追上你的过程,看成一场“匀速追及赛跑”。在你遇到一辆公交车(比如1路车)的那一刻,下一辆同向的公交车(2路车)其实已经在路上了,它正从车站向你赶来!它要追上你,需要追上一段“隐藏的距离”。
这段“隐藏的距离”就是车间距——两辆公交车之间的固定路程差。
👀 看图说话:车间距是怎么形成的?
关键点拨:
仔细看图中的红色“车间距”。在你和1路车相遇的那一刻,2路车刚从车站出发。它要追上你,必须弥补这一段完整的距离。这就是追及问题:
(车速 - 人速) × 追及时间 = 车间距。
算出“追及时间”,就是你两次遇到公交车之间的实际等待时间。
所以,行人遇到的间隔时间 = 发车间隔 + 追及时间?不对!实际上,因为车是从后面追上来,你遇到的间隔时间就等于这个追及时间本身。它是一个动态平衡的结果。
🔥 三级跳挑战:从陷阱到精通
【母题演示】公交车每隔5分钟从车站发一辆,车速为60米/分。小明以4米/分的速度沿公交车路线同向步行。请问小明每隔多久会遇到一辆公交车?
阿星的显微镜
1. 找“车间距”:发车间隔5分钟内,一辆车能走多远?这就是两车之间的固定距离。
\( 车间距 = 车速 \times 发车间隔 = 60 \times 5 = 300 \text{米} \)
2. 套“追及公式”:后车追行人,速度差是 \( (60 - 4) \) 米/分。追完300米需要的时间,就是小明等车的时间。
\( 追及时间 = 车间距 \div (车速 - 人速) = 300 \div (60 - 4) = 300 \div 56 \approx 5.36 \text{分钟} \)
标准算式:\( T_{\text{遇}} = \dfrac{V_{\text{车}} \times T_{\text{发}}}{V_{\text{车}} - V_{\text{人}}} = \dfrac{60 \times 5}{60 - 4} \approx 5.36 \text{(分钟)} \)
【易错陷阱】把数据变大。公交车每隔8分钟发一辆,车速750米/分,小华速度50米/分。很多人会这样算:\( 750 \times 8 \div 750 = 8 \)分钟。对吗?
阿星的避雷针:
大多数人会怎么错:直接用“车间距 ÷ 车速”,即 \( (750 \times 8) \div 750 = 8 \)(分钟)。他们忽略了行人在前进!车间距没变,但行人也在向前移动,相当于“帮助”后面的车减少了需要追赶的距离?不对!仔细想,行人往前走,反而让后车需要追赶的相对距离还是完整的车间距,但追赶的“速度差”变小了!
图解陷阱:错解在脑子里把行人当成了静止的路灯杆。如果行人静止,后车追上他当然只需要“车间距÷车速”=发车间隔时间。但行人往前走,车与人的速度差变小了,所以追及时间应该大于发车间隔。
正确思路:严格代入核心隐喻。车间距 = \( 750 \times 8 = 6000 \)米。速度差 = \( 750 - 50 = 700 \)米/分。
正确等待时间 = \( 6000 \div 700 \approx 8.57 \)分钟。比发车间隔8分钟要长!
【高手进阶】地铁2号线每4分钟一班,速度为每分钟1公里。小刚在地铁开通的瞬间从起点站进入一条平行的人行隧道,以每分钟80米的速度同向行走。请问他走完整条2公里长的人行隧道,最多能看见几列地铁列车从身后超过他?(列车长度忽略)
思维迁移:
1. 识别模型:这还是“人车同向追及”问题。小刚在走,地铁在追。整条隧道就是小刚行走的“总路程”。
2. 分两步走:
第一步:求他第一次遇到车的时间(从起点站出发的瞬间,第一辆车和他同时出发吗?注意“开通的瞬间”,第一辆车和他同时从起点出发,他一开始就被第一辆车超过了?不对,车比他快得多,会立刻超过他。所以“看见”的第一辆车,就是开通时从起点发出的那班。)。
更严谨的思考:从他开始走,到第一辆车(开通时那班)追上他,需要时间吗?不需要,因为开始时他和车在同一起点,车瞬间就超过去了。所以“看见第一辆”发生在时间0。
第二步:求他在隧道中行走的总时间内,后续车辆追上他的次数。
3. 计算:
小刚走完隧道时间:\( 2000 \div 80 = 25 \)分钟。
两车之间的“车间距”:\( 1 \text{公里/分} \times 4 \text{分} = 4 \text{公里} = 4000 \text{米} \)。
车追人的速度差:\( 1000 - 80 = 920 \)米/分。
从“第一辆车在起点超过他”这个事件之后算起,下一次车追上他需要追及时间:\( 4000 \div 920 \approx 4.348 \)分钟。
在剩下的25分钟里,每过约4.348分钟被追上一次。
次数 = \( 25 \div 4.348 \approx 5.75 \)。
因为第一次(0时刻)已经看见了一辆,所以总共能看见 \( 1 + 5 = 6 \) 辆(最后0.75次不足一次,看不到第7辆)。
📝 阿星的定海神针(口诀):
人车同向如追及,车间距离是定积。
速度差来除它尽,得时即为你间隔。
(含义:人和车同向看成追及问题,车间距(车速×发车间隔)是固定乘积。用速度差(车-人)去除它,得到的时间就是你等车的间隔。)
🚀 举一反三:巩固练习
(基础复现)某路公交车每6分钟发一班,车速为400米/分。小李以50米/分的速度同向步行。小李每隔多少分钟会遇到一辆该路公交车?
(陷阱识别)机场摆渡车每3分钟发一班,速度是每分钟300米。一位旅客以每分钟100米的速度在同一条传送带上同向行走。如果他用“车间距÷人速”来计算,会得到9分钟。这个结果错在哪里?正确的等待间隔是多少分钟?
(生活应用)在一条环形健身跑道上,跑步机(模拟前进)每分钟发出一个“虚拟领先者”,速度为12公里/小时。小明在跑步机上以8公里/小时的速度奔跑。请问小明每隔多久会在屏幕上被一个“虚拟领先者”追上并超过?
📚 答案与解析
【答案速查】
练习一:约6.86分钟
练习二:错在用了人速当除数,未用速度差。正确约4.5分钟。
练习三:18分钟
【解析简答】
练习一:车间距=400×6=2400米。速度差=400-50=350米/分。间隔=2400÷350≈6.86分钟。
练习二:错解:300×3÷100=9分钟。这相当于认为人把车间距“走完”需要的时间,完全错误。正解:车间距=300×3=900米。速度差=300-100=200米/分。间隔=900÷200=4.5分钟。
练习三:注意单位统一。车间距=12公里/小时 × (1/60)小时 = 0.2公里(因为每隔1分钟发一个)。速度差=12-8=4公里/小时。间隔时间=0.2公里 ÷ 4公里/小时 = 0.05小时 = 3分钟。等等,检查:1分钟发一个,车间距应该是“12×(1/60)=0.2公里”没错。但这是环形跑道吗?题目说“环形跑道”,但“发出虚拟领先者”可以理解为在环形线上每隔固定时间设置一个起点相同的移动点。计算无误,答案3分钟。口诀验证:人车同向,速度差追及。
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