行程模型 · 方法讲解

相遇与追及模型

先统一时刻,再看间距每小时怎样变化。

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01

同一段路,两人的间距怎样变?

主问题:甲8:00从O点出发,每小时走4千米;乙8:30才从O点沿同一方向出发,每小时走6千米。两人一直匀速,直路足够长,何时追上?追上处距O点多远?先选8:30作为共同起算时刻。

当前:甲8点出发,乙8点半出发,速度4和6千米/小时,均向右。

第1步 / 共5步 · 8:30

甲在2千米处,乙刚从0千米处出发。初始间距2千米。

对应左侧错时追及

2 千米

先统一到8:30

甲先走0.5小时,4×0.5=2千米。此时乙才出发,不能把甲乙的出发时刻混用。

两行只是同一直路的分行示意。相同横坐标表示相同位置;标记大小不代表实际距离。

02

学习准备:把时间、位置和方向分开

本页学习目标

  • 从间距的变化推导速度和与速度差。
  • 对齐错时出发的共同起算时刻。
  • 按停留、恢复运动等事件分段计算。
  • 核查解是否落在当前阶段,并用位置复核。

必要前置

会用路程=速度×时间、分数与小数四则运算,以及钟表时刻换算。30分钟=0.5小时,15分钟=0.25小时;9:30是时刻,1小时是时长。本页路程用千米,速度用千米/小时,时间先换成小时。

S班表示项目安排的讲解深度,侧重错时、停留和分段判定;不代表已核实的任何机构官方分班或学期课纲。

03

原理:相对速度就是间距的变化率

相对速度(relative velocity)描述一个物体相对于另一个物体的位置变化。解题时更直接的问法是:每小时,二人之间的间距减少多少?这里先规定二人沿同一直路运动,并选相同的时间段。

相向运动:共同填补间距

D(t) = D₀ − (v甲 + v乙)t

D₀为共同起算时的正间距,v甲、v乙为非负速率。在第一次相遇前,经过t小时,甲填补v甲t,乙填补v乙t,因此减少量相加。速度和大于0时,t相遇=D₀÷(v甲+v乙)。

同向追及:后者多走的才缩短间距

D(t) = D₀ − (v后 − v前)t

前者在前、后者在后;两人向相同方向匀速。后者走v后t,前者又向前走v前t,所以净缩短量相减。仅当v后>v前时,t追及=D₀÷(v后−v前)。

为什么不能把两人的运动时间直接设成相同?

同一公式中的t,必须是同一段共同时间。错时出发时,先用先行者的单独运动还原共同起算时的位置。主问题中甲先走半小时,8:30时甲在2千米处、乙在0千米处。此后共同走t小时:

x甲 = 2 + 4t,x乙 = 6t

位置相等时,2+4t=6t,得到t=1小时。也可从甲8点出发计T小时,写4T=6(T−0.5),得到T=1.5小时。两个未知量起点不同,给出的钟表时刻相同,都是9:30。

有停留时,为什么必须分段?

甲停留期间速度为0;恢复走路后速度变为4。两段的间距变化率不同。每段开始先更新间距D,再计算本段按当前速度能否把D降到0。

  1. 列出事件时刻:出发、停留开始、停留结束、速度改变。
  2. 从早到晚计算;若本段求得的相遇时长不超过本段长度,第一次相遇就在本段,停止推算。
  3. 若到本段末仍有正间距,把余距带入下一段。不能用全程平均速度替代未核实的阶段条件。
  4. 最后分别求两人的位置,核对相同时间、相同位置,并核对运动时间是否扣除了停留。
04

完整例题:从错时到停留

本页所有题目均为自拟教学题。将行人视为点,直路足够长;除题面指定的停留外,每段速度恒定,忽略启动时间。

例题一 · 错时追及

甲先走半小时,乙什么时候追上?

甲8:00从O点向东步行,速度4千米/小时。乙8:30从O点向东骑行,速度6千米/小时。两人途中不停留。求首次追上的时刻,以及地点距O点的距离。

  1. 统一时刻:8:30时,甲已走4×0.5=2千米,乙刚出发,间距2千米。
  2. 求间距变化:同向后者快,每小时缩短6−4=2千米。
  3. 求共同时间:2÷2=1小时,这是乙出发之后的时间。
  4. 回答所问:8:30+1小时=9:30;距O点6×1=6千米。

独立核对:甲共走1.5小时,4×1.5=6千米;乙共走1小时,6×1=6千米,位置与时刻一致。若错误地把甲也算1小时,会得到4千米,与相遇位置矛盾。

例题二 · S班结构变式:停留跨段

甲休息半小时,追上会发生在哪段?

甲8:00从O点向东出发,步行速度4千米/小时;9:00起停留半小时,9:30恢复原速。乙改为9:00从O点向东出发,始终以6千米/小时骑行。求首次追上时刻与地点。

  1. 9:00对齐:甲已走4×1=4千米,乙位于O点,间距4千米。
  2. 先查停留段:甲静止,乙单独走。若在此段追上,需要4÷6=2/3小时=40分钟,大于停留的30分钟,所以本段追不上。
  3. 更新到9:30:乙走6×0.5=3千米,甲仍在4千米处,余距4−3=1千米。
  4. 恢复运动后:每小时缩短6−4=2千米,再需1÷2=0.5小时;9:30+0.5小时=10:00。
  5. 求地点并核对:乙共走1小时,位置6千米。甲从8点到10点共经过2小时,扣掉0.5小时休息,实际走1.5小时;4×1.5=6千米。

不能从9点直接用4÷(6−4)=2小时,因为9点到9点半甲的速度为0。也不能得到9:40后就结束:9:30甲恢复运动,原来的“甲一直停着”条件已经失效。

边界反例 · 算出负时间说明什么?

前者在前2千米,前者6千米/小时,后者4千米/小时

两人同向向东。经过t≥0小时,间距为2+(6−4)t=2+2t,始终为正,未来追不上。硬套2÷(4−6)=−1小时,负号表示“未来追上”的假设不成立,不能把−1取绝对值当成1小时。若两人都为4千米/小时,间距恒为2,除数为0也不能运算。

05

迁移练习:先判断落在哪个阶段

练习一 · 错时相向出发

A、B两地相距30千米。甲8:00从A向B走,速度4千米/小时;乙8:30从B向A走,速度6千米/小时。两人始终匀速。首次相遇是几点?距A地多少千米?

展开完整解析

8:30甲已走4×0.5=2千米,乙仍在B地,剩余间距30−2=28千米。此后相向,每小时共同缩短4+6=10千米,还需28÷10=2.8小时,即2小时48分钟。

因此相遇于11:18。甲实际走3.3小时,距A地4×3.3=13.2千米;乙走2.8小时,走16.8千米。13.2+16.8=30,且两人分别到达同一位置。

练习二 · 停留期间就已经追上

甲8:00从O点向东出发,速度4千米/小时;9:00到9:30停留。乙8:30从O点向东出发,以6千米/小时匀速骑行。求第一次追上时刻与地点。

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8:30的间距2千米。到9:00这半小时,二人同向,缩短(6−4)×0.5=1千米,所以余距1千米。9点时甲在4千米处,乙在3千米处。

甲开始停留,乙追完1千米只需1÷6小时=10分钟,小于30分钟,第一次追上就在停留段。答案为9:10,在O点前方4千米处。

核对:甲已步行1小时,走4千米;乙从8:30到9:10共骑40分钟=2/3小时,6×2/3=4千米。既然第一次追上已经发生,就不能继续推到9:30才开始计算追及。

练习三 · 等速、慢速与提前判定

9点时甲在乙前方3千米,两人同向匀速。甲为5千米/小时。乙分别以5或4千米/小时行进,会在9点以后追上吗?

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乙速度5时,间距3+(5−5)t=3千米不变。乙速度4时,间距3+(5−4)t=3+t千米逐渐增大。两种情况都不会在未来追上;无需也不能对0或负的闭合速度使用“正的追及时间”。这里的t是9点以后经过的小时数。

06

易错与回顾

每次计算前,先写清共同阶段
容易出错核对方法
看到两人就把速度相加先看方向与谁在前;求每小时真正缩短的间距。
错时出发却给两人相同总时间先选共同起算时刻,还原该时刻的位置。
把0.5小时写成50分钟小时换分钟乘60;0.5小时是30分钟。
忽略停留期间的速度变化停留者速度为0;恢复后再用新的速度差。
算出的相遇时间超过本段,仍作为答案先比较本段长度;超过则更新余距进入下一段。
回答“1小时”却题目问“几点”时长加到共同起算的钟表时刻上。
负时间取绝对值先判定是否靠近;负时间不代表未来追上。

四步法:统一时刻与单位 → 按阶段更新位置与间距 → 判断能否在本段追上 → 用两人的位置与实际运动时间独立复核。

07

逐章回看

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相距十千米,两人相向而行,速度分别是每小时四和六千米。

每小时一起缩短十千米,所以一小时相遇。核心是间距怎样变化。

改成同向追及。甲每小时四千米,八点出发;乙每小时六千米,八点半才从同地出发。

先统一到八点半。甲已经走了二千米,这才是追及的初始间距。

乙每小时比甲多走二千米,二除以二,再过一小时追上。

追上是九点半,两人都在起点前方六千米处。

再看变式:乙改为九点出发,甲九点起停留半小时。此时间距四千米。

停留时甲速度为零。乙走三千米,九点半还差一千米,没有追上。

甲恢复原速,间距又按速度差缩小,再过半小时追上。

因此十点相遇在六千米处。每换一段,都先更新间距。

同向时,若后者等速或更慢,原来的正间距就不会缩到零。

记住:先统一时刻,再按段看间距,最后核对相同位置与钟表时刻。

08

学习与图示说明

直路上的点状运动教学模型,各阶段速度恒定、瞬时启停。两行轨道是同一直路的分行显示,不表示二人走不同道路。横向标尺相同;滑块大小及轨道厚度不表示距离。演示的相向例题相距10千米,练习一相距30千米,条件与答案不可混用。

本页题目为自拟,结论来自位置公式与分段推导,精确算术已独立核查;没有引用未经核实的题库或官方课纲。下载视频 · 下载完整离线包