本练习适合七年级学习一元一次方程后使用,基础范围对应人教版数学七年级上册二〇二二年课标修订、二〇二四年审定教材。以下船速、水速、距离和时间均为原创教学数据。我们假设水流和船在静水中的速度保持不变,航线沿同一方向的水流,忽略转弯、停靠和其他影响,不把模型当成真实航行建议。
设船在静水中的速度为v千米每小时,水流速度为u千米每小时。沿水流方向行驶时,顺流速度为v+u;逆着水流行驶时,逆流速度为v-u。本组限定v大于u且u不小于零,使逆流仍能向目标前进。静水速度并不是顺流记录上的速度,三种量应分别标注。
距离等于速度乘时间。列式前让单位一致,尤其不能把三十分钟直接写成三十小时。时间为半小时,就应代入0.5小时;距离用千米、速度用千米每小时,乘积才仍是千米。单位写在草稿旁边,可以帮助发现数量关系是否被误读。
例题设水流速度为每小时2千米。船顺流行驶2小时到达下游码头,沿原水路返回用3小时。设静水速度为x千米每小时。顺流距离为2(x+2),逆流距离为3(x-2)。两次走的是同一段水路,因此列方程2(x+2)=3(x-2),而不是把两个时间相加后随意乘一个速度。
去括号得2x+4=3x-6,两边同时减2x、加6,得到x=10。顺流速度为12千米每小时,逆流速度为8千米每小时。两次距离分别为2×12=24千米和3×8=24千米,原来的同程条件得到满足,而且静水速度确实大于水流速度。
如果错写2(x-2)=3(x+2),解得x=-10。这个负数不符合题设速度的意义,提示应返回顺逆方向检查。不过不能形成“遇到负数就改成正数”的习惯:错误来自方程把方向关系颠倒,直接取绝对值并没有修复列式过程。
练习一:一段水路长30千米,船顺流用2小时,逆流用3小时。先求两种实际行驶速度,再求静水速度和水流速度。请写出等式说明为什么相加或相减后还要除以2。不要看到“顺流减逆流”就把差值直接当作水流速度。
顺流速度是30÷2=15,逆流速度是30÷3=10,单位均为千米每小时。因为顺流为v+u、逆流为v-u,两者之和为2v、之差为2u。因此v=(15+10)÷2=12.5,u=(15-10)÷2=2.5。代回可得12.5+2.5=15、12.5-2.5=10。
若同学把水流速度写成5,他实际算出的是2u。解释错误时应指出缺少除以2的依据,而不仅在答案旁补一个除号。把两个表达式的字母项展开相减,就能看见正向增加的u与反向减少的u共同构成了差值。
练习二:静水速度为每小时9千米,水流速度为每小时1千米。船先顺流航行45分钟,再沿原路逆流返回起点,需要多少分钟?两段时间不能因为路程相同就设为相同,先算顺流距离,再利用逆流速度求时间。
45分钟等于0.75小时,顺流速度是10千米每小时,距离为7.5千米。逆流速度为8千米每小时,返回时间为7.5÷8=0.9375小时,即56.25分钟。若换成分秒表示,0.25分钟为15秒,因此是56分15秒,不是56分25秒。
这里小数分钟与秒之间使用六十进制换算。检验时把56分15秒重新换回0.9375小时,再乘8,得到7.5千米。这个检查同时覆盖单位与距离,能够发现只看计算器数字时不容易察觉的时间表达错误。
练习三沿用例题:单程24千米,顺流2小时,逆流3小时。往返全程平均速度为多少?先列总距离与总时间,再与静水速度10比较,说明两者为什么不同。题目所问的是整段往返的平均速度,不是船在静水中的性能参数。
总距离为48千米,总时间为5小时,平均速度48÷5=9.6千米每小时。不能直接算(12+8)÷2=10,因为船在两种速度下花费的时间不同。按时间计算,总距离为12×2+8×3,再除以2+3,同样得到9.6。
相同距离,不意味着相同时间。
当两段速度不同时,只有持续时间相等,两段速度的算术平均才与全程平均速度相同;若两段速度本来相同,持续时间不同也不影响这一结果。本题给的是往返距离相等,慢速段耗时更长,因此简单平均会忽略时间权重。这个结论来自本题的距离和时间关系,不需要提前背诵复杂公式。
补编题目后还应检查答案的意义:静水速度、水流速度和航行速度不能互换名称,时间也必须为正。条件自洽只是练习可解的起点,不代表它描述了现实水域。
请对照三种错解检查自己:把顺流与逆流速度相加后当成静水速度;把分钟数直接与以小时为单位的速度相乘;把往返两个速度直接平均。它们分别错在量的名称、单位和平均的对象。即使偶然得到一个看起来合理的数,也不能省略这些对应关系。
复习时可以把水流速度改为零作一个边界检查:这时顺逆速度相同,同程所需时间也相同。这个检验能帮助理解模型,但不能证明所有计算步骤都正确。最后仍要将求得的静水速度和水流速度代回每一段的距离公式,核对已知条件是否全部满足。
本组没有要求真实驾驶、测水速或在河边实验。纸面模型只用于学习建立等式和检查单位。若重新编题,先确定一组满足静水速度大于水流速度的数据,再计算距离与时间,避免编出条件互相矛盾的问题,却把无解归咎于解题者。
资料说明:国家中小学智慧教育平台:人教版数学七年级上册。自拟材料不代表真实个人经历、调查数据或官方原题。
作者:9educ 编辑部