行程模型 · 方法讲解

流水行船

看岸上速度用加减,看漂浮物就和水一起走。

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01

一件落水物,为什么追回只需同样久?

船的静水速度10千米/时,水速2千米/时。一件物品落水后随水漂流。船继续逆流行驶30分钟才发现,立即掉头顺流追赶,忽略转向耗时。多久追上?在落水点下游多远相遇?

对应左侧完整题目

从落水开始

岸上看位置,水上看相对速度

用下一步逐段建立位置,不把船走过的总路程当成间距。

02

学习准备与适用条件

学习目标

  • 由顺逆流速度反推静水船速、水速。
  • 解释船与漂浮物的相对速度为什么等于静水船速。
  • 处理折返、停机和多阶段行船,明确每段时间的基准。

必要前置

路程=速度×时间、相遇追及、分数与分钟换小时、带方向的位置。向下游为正,负位置表示上游。

本页采用均匀且恒定的水流,同一直线内运动。漂浮物相对水速度为零;船静水速度不变,且大于水速才能逆流前进。停机指船不受岸上固定物约束、随水漂流。忽略转向和加减速耗时。

S班为本项目的难度编排,不代表当地官方课程;例题与练习均为自拟教学题。图中船形不按比例,位置共用一维标尺。

03

从速度合成,到随水参照

先分清相对于谁

静水船速 v 是船相对水的速度大小;水速 u 是水相对河岸的速度大小。顺流时,船每小时在水中前进 v,水又向下游搬运 u,因此岸上看为 v+u。逆流时,船向上游划 v,水把它向下游带回 u,向上游的实际速度为 v−u。

顺流速度=v+u;逆流速度=v−u(v>u≥0)

两式相加得到2v,相减得到2u。因此 v=(顺流速度+逆流速度)÷2,u=(顺流速度−逆流速度)÷2。前提是同船、同样的划行强度、同一水速,不能把不同河段的两次观测直接配成一组。

漂浮物为什么可以当“水上路标”?

漂浮物的岸上速度是u。船顺流追它时,相对速度=(v+u)−u=v。逆流离开它时,间距增长速度=(v−u)+u=v。也可以把所有物体的岸上位置都减去水漂移的距离ut:漂浮物保持不动,船以大小v向两个方向行驶。

离开时间 a → 相对距离 va → 追回时间 va÷v=a

“离开多久,追回多久”只适用于往返静水船速相同、同一均匀恒定水流、无额外横向或外力运动的理想模型。若返程船速变为w,追回时间是va÷w。若停机随水漂流p小时,间距不变,但总时间是2a+p。

多阶段的可靠做法

列出每段的时间、船对岸速度、漂浮物对岸速度,分别更新位置。先判断方向再乘时间;再用相对速度求下一段,最后统一从题目指定时刻累计。

04

完整例题:反推与多阶段

例题一|同一路段往返,不能直接平均速度

甲、乙码头相距72千米,甲在上游。船从甲到乙顺流4小时,从乙到甲逆流6小时。水流、静水船速均保持不变,忽略停留。求静水船速、水速和往返平均速度。

  1. 顺流速度72÷4=18千米/时;逆流速度72÷6=12千米/时。
  2. 静水船速(18+12)÷2=15千米/时;水速(18−12)÷2=3千米/时。
  3. 往返总路程144千米、总时间10小时,平均速度144÷10=14.4千米/时。
  4. 检查:15+3=18,15−3=12。15是静水船速,14.4是本次往返平均速度,两者定义不同。

等距离往返,慢的一程用时更长,因此不能把18与12直接算术平均当往返平均速度。

例题二|发现掉落物之前,又停机15分钟

静水船速10、水速2(单位均为千米/时)。物品落水后随水漂流,船继续逆流30分钟,再停机随水漂流15分钟,随后立即顺流追赶。忽略转向耗时。求从落水到相遇的总时间与相遇位置。

  1. 逆流30分钟=1/2小时。船在−(10−2)×1/2=−4千米;物品在2×1/2=1千米,间距5千米。
  2. 停机15分钟=1/4小时。两者都漂移2×1/4=0.5千米,船在−3.5,物品在1.5,间距仍为5千米。
  3. 船追赶的相对速度=(10+2)−2=10千米/时,追赶时间5÷10=1/2小时。
  4. 总时间1/2+1/4+1/2=5/4小时,即75分钟。相遇位置2×5/4=落水点下游2.5千米。
  5. 复核船位置:−3.5+12×1/2=2.5千米,与物品位置一致。

本题比演示多了停机阶段,答案也不同。停机不改变追赶距离,却增加漂浮物相对河岸的位移。

05

迁移练习

练习一|由航行时间反推

同船沿24千米河段顺流用2小时、逆流用3小时。两次静水船速、水速相同。求静水船速、水速。

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顺流24÷2=12,逆流24÷3=8(千米/时)。静水船速(12+8)÷2=10千米/时;水速(12−8)÷2=2千米/时。核查:(10+2)×2=24,(10−2)×3=24。

练习二|从漂移距离求水速

船的静水速度12千米/时。物品落水后,船继续逆流20分钟,停机随水漂流10分钟,然后以相同静水船速顺流追赶,在落水点下游3千米处追上。水流均匀恒定且小于12千米/时。求水速与追回所用时间。

展开完整解析

逆流离开漂浮物20分钟,相对距离为12×1/3=4千米。停机时两者同速随水漂流,间距不变。顺流追回相对速度仍是12,需4÷12=1/3小时,即20分钟。

物品共漂流20+10+20=50分钟,即5/6小时。水速=3÷(5/6)=18/5千米/时,即3.6千米/时,确实小于静水船速12,满足条件。

不能只用20分钟追赶时间去除漂移距离3千米;物品从落水时就开始移动。

06

易错与回顾

解题顺序:标参照与方向 → 明确均匀水流条件 → 分段列表 → 求相对距离或速度 → 累计时间 → 用船与漂浮物同位置复核。

07

逐章回看

点击章节标题可定位到对应讲解。

看河岸,船顺流时,静水船速加水速;逆流时,静水船速减水速。能逆流前进,船速必须大于水速。

同一艘船,顺流每小时十八千米,逆流每小时十二千米。相加再除以二,静水船速十五;相减再除以二,水速三。

再看掉落物。船的静水速度每小时十千米,水速二。物品落水后随水漂流,船继续逆流半小时。

以落水点为零,向下游为正。半小时后,船在负四千米,漂浮物在正一千米,相距五千米。

船立即掉头,顺流速度十二,漂浮物速度二。每小时缩短十千米,五千米只需半小时追上。

换到随水移动的参照系,漂浮物不动,船往返速度都是十。离开半小时,追回也半小时。总共一小时,物品漂了两千米。

若船在掉头前停机,船和物品同速漂流,间距不变。追赶仍需半小时,但落水后的总时间要加上停机时间。

水流必须均匀恒定,运动沿同一直线,漂浮物相对水静止。多阶段先分段,不能把顺逆流速度直接平均成往返平均速度。