六年级 · 第 13 讲 · 深度理解(面向学生 / 家长)

电梯、发车与接送

💡 看清谁在动、方向是相加还是相减,再抓住“固定的级数 / 固定的车距 / 固定的发车节奏”,问题就迎刃而解。

🎯找核心概念

这是哪类问题:这一讲专门解决“一边在动、人也在动”的相遇追及问题。最典型的就是三类场景:人在会自动上下移动的扶梯上走路;马路上隔一段时间就发一辆车、行人与这些车不断相遇或被追上;以及汽车定时接送、行人提前出发在半路相遇。它们表面五花八门(扶梯、巴士、电车、红绿灯、接狗),骨子里都是“两个速度叠加(同向相减、相向相加)”加上“按固定节奏发车/移动”这两件事。

关键词(大白话):

🔍理解本质规律

看得见的规律把自动扶梯想成一条传送带式的河:你顺着河往下漂(顺向),自己划几下加上河水推你几下,前进特别快;你逆着河往上爬(逆向),自己划的被河水抵消掉一部分,爬得慢。无论你怎么折腾,这条“河”从头到尾的长度(静止时的台阶数)是固定的——这就是列方程时两边能划等号的依据。再把发车想成马路上一串等距排好的小汽车,像传送带上间隔均匀的货物:你迎着它们走,碰面快;你顺着走被它们追,碰面慢;而货物之间的间距始终一样。
为什么这样解为什么能这样算?因为“位移 = 速度 $\times$ 时间”,当两个东西同时在动,它们之间距离的变化速度就是两个速度的和(相向)或差(同向)——这就是相对速度。扶梯帮你或拖你,本质是你脚下多了一个匀速运动的“背景”,把你的级数和扶梯的级数按方向加减,得到的才是你真正走过的那段固定梯长。发车间隔问题里,因为车一辆接一辆等距排开、等速前进,行人每隔一段固定时间就跨过一个“车距”,于是“固定车距 $\div$ 相对速度 = 固定时间间隔”,反过来就能解出未知的车速或间隔。接送问题则靠“同一段路、速度与时间成反比”这把钥匙,把省下的时间翻译成相遇点的提前量。

🗂️分类总结题型

题型怎么一眼认出用什么方法
扶梯:两人同时一上一下,求可见总级数g6-c13-p01题目给两个人在同一段扶梯上、相同时间内分别上行和下行,各走了多少级,问扶梯静止时能看到几级。下行级数减去扶梯移动的级数,等于上行级数加上扶梯移动的级数(时间相同),列等式解出扶梯移动级数,再求总级数。
扶梯:两组数据求梯速与梯长g6-c13-p06同一个人(或两人)用不同速度走扶梯,给出各自走的级数和用时(或速度),求扶梯级数或某种走法的用时。用“露出级数 = 人走级数 ± 扶梯级数”,借助梯长不变或扶梯速度不变列方程,先解出梯速和梯长,再回答所问。
扶梯:逆向行走求梯长 / 能否追上g6-c13-p10人逆着扶梯方向走,给出自身速度和用时求梯长;或两人逆向先后上梯,问能否在梯上追到。有效速度 = 自身速度 - 梯速;两人同走一段梯长列方程求梯速、梯长;追及则先算领先量再除以速度差,验证是否仍在梯上。
发车间隔:行人遇车求间隔或速度g6-c13-p12行人骑车/步行,每隔几分钟被一辆车追上、每隔几分钟遇到一辆迎面车,求发车间隔或速度关系。设相邻两车间距固定,追上用车速减人速、迎面用车速加人速分别表示间隔,联立解出车速,再用间距除以车速得发车间隔。
数相遇车数(柳卡图 / 序号法)g6-c13-p03两地对开等间隔发车,问一辆车途中会遇到几辆对向车;或行人沿线行进遇到多少辆车。画柳卡图数斜线交点,或确定能遇到的首辆与末辆车的发车序号,数出间隔个数。
红绿灯周期问题g6-c13-p04等距路口红绿灯同步变换,给出周期,求一路绿灯通过的速度。把绿黄红时长相加得周期,速度 = 相邻两灯间距离 $\div$ 一个周期。
接送(往返)相遇问题g6-c13-p05车定时接人,人提前出发在半路与车相遇,节省了若干时间,求速度比或路程。省下的往返时间换算出相遇点提前量,用“同段路速度与时间成反比”比出倍数。
班车追及与同时到达 / 快慢车停站g6-c13-p14始发站定时发车,乘客先上车后被后续班车追上、或快慢车考虑停站时间,问路程或全程用时。用发车时间差和速度差求各趟车追上的位置时刻,结合“同时到达”条件列方程;快慢车另需计入停站次数的时间差。

✏️举例验证

例 1 g6-c13-p01
题:哥哥沿向上移动的扶梯从顶往下走到底走了 $80$ 级,相同时间内妹妹从底往上走到顶走了 $40$ 级(哥哥步速是妹妹的 $2$ 倍)。问扶梯静止时能看到几级。
按规律解:两人用时相同,设这段时间扶梯向上移动了 $x$ 级。哥哥逆着扶梯往下走,他真正走过的梯长 = 自己走的 $80$ 级里被扶梯往上推回去 $x$ 级,即露出梯长 $= 80 - x$;妹妹顺着扶梯往上走,露出梯长 $= 40 + x$。同一段梯长相等:$80 - x = 40 + x$,解得 $x = 20$。所以静止时可见级数 $= 80 - 20 = 60$ 级。
为什么对:为什么哥哥走得多、妹妹走得少?因为哥哥逆向、扶梯一直把他往上送,他得多迈台阶才能下到底;妹妹顺向、扶梯帮她抬升,少迈就到顶。两人时间一样、梯长又是同一个,所以“多走的”和“少走的”差额恰好是扶梯两次帮的忙之和,正好印证了顺向相加、逆向相减的规律。
例 2 g6-c13-p06
题:扶梯匀速向上。甲每秒走 $3$ 级、用 $100$ 秒从顶走到底;乙每秒走 $2$ 级、用 $200$ 秒从顶走到底。问甲若从底走到顶要多少秒。
按规律解:甲、乙都从顶往下走,是逆着向上的扶梯方向,露出的梯长 = 自己走的级数 - 扶梯同时间上移的级数。设梯速为 $v$ 级/秒:甲走 $3\times100 - v\times100$,乙走 $2\times200 - v\times200$,两者都是梯长,相等得 $v=(2\times200-3\times100)\div(200-100)=1$ 级/秒。梯长 $=2\times200-1\times200=200$ 级。甲从底走到顶是顺着扶梯方向,有效速度 $=3+1=4$ 级/秒,用时 $=200\div4=50$ 秒。
为什么对:下行时甲走的步多还慢?不,甲用时短说明扶梯帮倒忙少,露出梯长仍等于梯长,这正是“逆向相减”。上行时改成顺向,扶梯帮忙,速度相加,所以只要 $50$ 秒,比下行省一半时间,符合顺向更快的直觉。
例 3 g6-c13-p12
题:某人骑车前行,每隔 $12$ 分钟被一辆电车从后超过,每隔 $4$ 分钟遇到一辆迎面电车。问每隔几分钟发一辆车。
按规律解:设相邻两辆电车的间距为 $12$(一个方便的数)。被后车追上:相对速度 = 车速 - 人速 = $12\div12 = 1$;迎面相遇:相对速度 = 车速 + 人速 = $12\div4 = 3$。两式相加得 $2\times$ 车速 $=4$,车速 $=2$,人速 $=1$。发车间隔 = 车距 $\div$ 车速 $=12\div2=6$ 分钟。
为什么对:为什么追上要 $12$ 分钟、迎面只要 $4$ 分钟?因为追上时车要先补上人骑走的距离,相对速度小、所以慢;迎面时两速度相加、靠拢快、所以频繁。车距是发车时固定下来的,跟人怎么动无关,所以同一个车距除以两种相对速度,分别得到两种间隔,联立就解出了车速和发车间隔。
例 4 g6-c13-p05
题:小狗每天 $5$ 点到车站接主人立刻一起回家。某天主人提前 $4$ 点到站自己步行,半路遇到小狗后小狗带他原速回家,结果比平常早到家 $10$ 分钟。问小狗速度是主人步行速度的几倍。
按规律解:小狗比平常早到家 $10$ 分钟,说明它这次少跑的是“相遇点到车站再返回相遇点”这段往返路,对应 $10$ 分钟,所以单程相遇点比平常提前了 $5$ 分钟,即相遇发生在 $4$ 点 $55$ 分。此时主人从 $4$ 点出发已经步行了 $55$ 分钟,而小狗跑这同一段路(家到相遇点)只用了 $5$ 分钟。同一段路程速度与时间成反比,所以小狗速度 = 主人步行速度的 $55\div5 = 11$ 倍。
为什么对:为什么省下的 $10$ 分钟要砍一半成 $5$ 分钟?因为省的是往返两段、而相遇点的提前只是单程一段,所以提前量是省下时间的一半。抓住“家到相遇点这段路,主人走了 $55$ 分钟、小狗只跑了 $5$ 分钟”,再用“同路程速度反比时间”,倍数就出来了。

🌱拓展应用

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