奥数时钟问题

2020-08-21 11:47

1小时的时间,分针旋转360度角,时针旋转30度角;1分钟的时间,分针旋转6度角,时针旋转0.5度角。(反之,时针旋转1度角,时间就过2分钟)

分析:(如图1)要解决这个问题首先须观察钟表的表盘,知道:(1)表盘被1---12个刻度均匀分成12等份,每相邻刻度之间又被小格均匀分成5 等份;(2)表针(时针、分针、秒针)每转过1个刻度,就绕中心旋转30度角,每转过1个小格,就绕中心旋转6度角。

所以:1小时的时间,分针旋转360度角,时针旋转30度角;1分钟的时间,分针旋转6度角,时针旋转0.5度角。(反之,时针旋转1度角,时间就过2分钟)

问题1:8时30分时,分针与时针成多少度角?8时32分时呢?

分析:(如图2-3)要求某时刻分针与时针成的角度,可先观察这个角接近(或等于)哪两个刻度所成的角,然后再加上(或减去)时针、分针转过的相应角度。如9:00时两针夹“9-12”间的3大格,成90度;而9:01、8:58时两针夹角接近“9-12”间的3大格。 因此:

8:30时 分针与时针间的夹角为 30×2+15=75(度) 8:32时 该夹角为30×2+15+0.5×2-6×2=64(度)

问题2:从12:00开始,在12小时内,分针与时针有多少次互相垂直的机会?最后一次垂直时是几时几分?

分析:通过做实验的办法我们能得到第1个问题的答案。如何用数学思想、方法准确解决这一问题呢?在前面的分析中我们知道:在相同的时间内,时针与分针转过的角度之比为1:12。从12::00开始,两针第一次成直角,就是分针与时针转过的角度之差为90度,两针第一次在一条直线上,就是分针与时针转过的角度之差为90×2度,两针第二次成直角,就是分针与时针

转过的角度之差为90×3度---由此可列得一元一次方程,再借助一元一次不等式的整数解使问题得到解决。

解:(1)从12:00开始,当分针与时针互相垂直时,设时针转过x度,则分针转过12x度。因为分针与时针互相垂直,所以

它们第一次垂直时:12x-x=90

它们第二次垂直时:12x- x=90×3 它们第三次垂直时:12x- x=90×5 它们第K次垂直时:12x- x=90×(2K-1) 即: 11x=90×(2K-1) ∵0<x<360 ∴0<11x<360×11

即0<90×(2K-1)<360×11 解得 0<k<22.5 又k是整数,故k取1,2,3,-------,22。

所以在12小时内,分针与时针有22 次互相垂直的机会。 (2)两针最后一次垂直时,k=22

问题3:从12:00时起,你能迅速得出12小时内分针与时针有多少次重合的机会?有多少次方向相反且在一条直线上的机会吗?你是否会求某一次重合或成一条直线时的时刻吗?

分析:问题3完全可以用问题2的方法来解决,也可直接利用我们熟悉的追及问题来解决:(1)分针与时针第m次重合,就是在相同的时间内分针比时针多转m圈---360m度!(2)分

针与时针第n次在一条直线上,就是在相同时间内分针比时针多转180n度!而某次重合或成一条直线时的时刻,就是时针转过x度所用的时间2x分钟。

创新应用:你能否用以上方法求某时间段内,分针与时针成任意角度时的时刻?如从2时12分到4时36分这段时间内,分针与时针成30度角的时刻分别是几时几分?相信你结合下面的图形不难迅速得到答案。

1. 现在是下午3点,从现在起时针和分针什么时候第一次重合? 解析:分针:1格/分 时针:(1/12) 格/分

3点整,时针在分针前面15格,所以第一次重合时,分针应该比时针多走15格, 用追及问题的处理方法解:15格/(1-1/12)格/分=16+4/11分钟 所以下午3点16又4/11分时,时针和分针第一次重合 PS:这类题目也可以用度数方法解

2. 分针和时针每隔多少时间重合一次?一个钟面上分针和时针一昼夜重合几次? 解析:分针:6度/分 时针0.5度/分

当两针第一次重合到第二次重合,分针比时针多转360度。

所以两针再次重合需要的时间为:360/(6-0.5)=720/11分,一昼夜有:24*60=1440分 所以两针在一昼夜重合的次数:1440分/(720/11)分/次=22次

3. 钟面上5点零8分时,时针与分针的夹角是多少度? 解析:分针:6度/分 时针0.5度/分

5点零8分,时针成角:5*30+8*0.5=154度 分针成角:8*6=48度 所以夹角是154-48=106度

4. 在4点与5点之间,时针与分针什么时候成直角?

解析:整4点时,分针指向12,时针指向4。此时,时针领先分针20格。时,分两针成直角, 必须使 时针领先分针15格,或分针领先时针15格。因此,在相同时间内,分针将比 时针多走 (20-15)格或(20+15)格。

(20-15)/(1-1/12)=60/11,即4点5又5/11分 (20+15)/(1-1/12)=38又2/11分,即4点38又2/11分

5. 9点过多少分时,时针和分针离“9”的距离相等,并且在“9”的两边? 解析:设经过X分,0.5*X=270-6*X ,解得X=540/13分 所以答案是9点过41又7/13分。

↑ ↓

研究钟面上时针和分针关系的问题。钟面的一周分为60格。当分针走60格时,时针正好走5格,所以时针的速度是分针的5÷60=1/12,分针每走60÷(1-5/60)=65+5/11(分),于时针重合一次,时钟问题变化多端,也存在着不少学问。这里列出一个基本的公式:在初始时刻需追赶的格数÷(1-1/12)=追及时间(分钟),其中,1-1/12为每分钟分针比时针多走的格数。一分钟分针可以走6度,时针可以走0.5度。 常见的时钟问题:求某一时刻时针与分针的夹角,两针重合,两针垂直,两针成直线等类型。

解题思路

在初始状态时针总是再分针前面,再钟面上,时针12小时走一圈即360°。每分钟走6°就是说,分针每分钟比时针多走6-0.5=5.5(两针速度差)当已知原来两针的间隔度数及要形成夹角的度数时,有公式 两针达到要形成夹角度数的分针数=(原来两针的间隔度数±要形成夹角的度数)÷(6°-0.5°)。

在一点到二点之间,分针什么时候与时针构成直角?

解:当时针分针重合,即分针追上时针时,需要时间30/(11/12)=60/11,

此后,当路程差为 当

因此,共需要

60/11+180/11=240/11

分钟,或

60/11+540/11=600/11

分钟。

270

90度

度时,构成直角,90/(11/12)=180/11; 时

270/(11/21)=540/11.

2.现在是10点整,请问再过多长时间,时针与分针将第一次在一条直线上?

解:分针一分钟走6度,时针一分钟走1/2度,则分针时针的速度差为11/2,10点时分针时针路程差为60度,当分针时针第一次在一条直线上时分针时针的路程差为180度。

即在运动过程中,时针分针的路程差又增加120度,因此,用时120/(11/2)=240/11

3.在钟面上,如果知道X时Y分,输入一个公式就能得出此时时针与分针夹角的度数。请问这个公式怎么得来?

钟面上分12大格60小格。每1大格均为360除以12等于30度。每过一分钟分针走6度,时针走0.5度,能追5.5度。公式可这样得来:X时时,夹角为30X度。Y分,也就是分针追了时针5.5Y度。可用:整点时的度数30X减去追了的度数5.5Y。如果减得的差是负数,则取绝对值,也就是直接把负号去掉,因为度数为非负数。因为时针与分针一般有两个夹角,一个小于180度,一个大于180度,(180度时只有一个夹角)因此公式可表示为:|30X-5.5Y|或360-|30X-5.5Y|度。||为绝对值符号。如1:40分,可代入得:30×1-5.5×40=-190则为190度,另一个小于180度的夹角为:170度。如:2:10,可代入得:60-55=5度。大于180度的角为:355度。如:11:20,330-110=220度,小于180的角:360-220=140度。

4.时钟现在表示的时间是18点整,那么分针旋转1990圈后是( )点钟?

解;分针走一圈,时针走一小时=分针走24圈,时针走24小时,即此时时间还是18点=1990/24=82余22=时间为18点再过22小时,即16点。

若选b的话,则可把16点理解为下午4点。

5.一个快钟每小时比标准时间快1分钟,一个慢钟每小时比标准时间慢3分钟。如将两个钟同时调到标准时间,结果在24小时内,快钟显示10点整时,慢钟恰好显示9点整。则此时的标准时间是几点?

快钟和慢种之间除了一个是快1分钟/小时,一个是慢3分钟/小时.可以得到这样关系:快钟和慢种差比为1:3其他的条件就是他们都一起走没有别的不同步了,所以到了快种10点,慢钟9点时候,他们已经差了一个小时,其中按1:3来算快种快了15分,慢种慢了45分钟,由上面分析可以得到现在标准时间为:9:45。 奥数时钟问题—钟面追及

基本思路:封闭曲线上的追及问题。 关键问题:①确定分针与时针的初始位置; ②确定分针与时针的路程差; 基本方法:

①分格方法:

时钟的钟面圆周被均匀分成60小格,每小格我们称为1分格。分针每小时走60分格,即一周;而时针只走5分格,故分针每分钟走1分格,时针每分钟走1/12分格。 ②度数方法:

从角度观点看,钟面圆周一周是360°,分针每分钟转360/60度,即6°,时针每分钟转


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