用一次函數(shù)解決實(shí)際問(wèn)題是近幾年中考的一個(gè)熱點(diǎn).下面舉例說(shuō)明用一次函數(shù)解決注水問(wèn)題,以期對(duì)同學(xué)們有所啟發(fā).
例l 如圖1,在底面積為100c㎡、高為20cm的K方體水槽內(nèi)放入一個(gè)圓柱形燒杯,以恒定不變的流量先向燒杯中注水,注滿燒杯后,繼續(xù)注水,直至注滿水槽為止,在此過(guò)程中,燒杯本身的質(zhì)量、體積忽略不汁,燒杯在水槽中的位置始終不變,水槽中水而的高度h與注水時(shí)間t之間的函數(shù)關(guān)系如圖2所示.
(l)寫(xiě)出函數(shù)圖象中點(diǎn)A,B的實(shí)際意義;
(2)求燒杯的底面積;
(3)若燒杯的高為9cm,求注水的速度以及注滿水槽所用的時(shí)間.
解析:要注意關(guān)鍵點(diǎn)的實(shí)際意義,如點(diǎn)A表示燒杯中剛好注滿水,點(diǎn)B表示水槽中水位恰好與燒杯中的水位相齊,
設(shè)燒杯的底面積為Sc㎡,高為h1cm,注水速度為vcm3/s,注滿水槽所用的時(shí)間為t1s.
(1)m圖2可知,點(diǎn)A表示當(dāng)注水18s時(shí),燒杯剛好注滿:點(diǎn)B表示當(dāng)注水90s時(shí),水槽內(nèi)水面的高恰為h1cm(燒杯的高).
(2)由題設(shè)可知
兩式相除,得S=20,故燒杯的底面積為20c㎡
(3)若h1=9,由(2)知l00×9=9v,解得v=10。從而
故注水速度為10cm3/s,注水時(shí)間為200s.
例2 圖3是甲、乙兩個(gè)圓柱形水槽的軸截面示意圖,乙槽中有一圓柱形鐵塊立放其中(圓柱形鐵塊的下底面完全落在乙槽底面上).現(xiàn)將甲槽中的水勻速注入乙槽,甲、乙兩個(gè)水槽中水的深度y(cm)與注水時(shí)間x(min)之間的關(guān)系如圖4所示.根據(jù)圖象提供的信息,解答下列問(wèn)題:
(1)圖4中折線ABC表示_____槽中水的深度與時(shí)間之間的關(guān)系,線段DE表示______槽中水的深度與時(shí)間之間的關(guān)系,點(diǎn)B的縱坐標(biāo)表示的實(shí)際意義是______.
(2)多長(zhǎng)時(shí)間時(shí),甲、乙兩個(gè)水槽中水的深度相同?
(3)若乙槽的底面積為36c㎡(壁厚不計(jì)),求乙槽中鐵塊的體積.
(4)若乙槽中鐵塊的體積為112cm3,求甲槽的底面積(壁厚不計(jì)).
解析:(1)根據(jù)題意可以知道折線ABC是乙槽中水的深度與注水時(shí)間之間的關(guān)系,線段DE表示甲槽中水的深度與注水時(shí)間之間的關(guān)系,點(diǎn)B的橫坐標(biāo)表示的實(shí)際意義是水剛好沒(méi)過(guò)乙槽中的鐵塊,鐵塊的高度為14cm.
(2)不妨先求出線段AB,DE的解析式,再令y相等,即可得到甲、乙兩個(gè)水槽中水的深度相同的時(shí)間.
由待定系數(shù)法易得線段AB的解析式為y=3x+2,線段DE的解析式為y=-2x+12.令3x+2=-2x+12,解得x=2.故當(dāng)2min時(shí)兩個(gè)水槽中水的深度一樣高.
(3)由圖象知,乙槽中當(dāng)水面沒(méi)有沒(méi)過(guò)鐵塊時(shí)4min水面上升了12cm,即1min上升3cm;當(dāng)水面沒(méi)過(guò)鐵塊后,2min水面上升了5cm,即1min上升2.5cm.設(shè)鐵塊的底面積為xc㎡,則3×(36-x)=2.5x36,解得x=6.
∴鐵塊的體積為6x14=84(cm3).
(4)因鐵塊的體積為112cm3,故鐵塊的底面積為112÷14=8(c㎡).
可設(shè)甲槽的底面積為m c㎡,乙槽的底面積為nc㎡.由(2)知DE的解析式為y=-2x+12.把x=4代人y=-2x+12,可得y=4.從而可知前4 min甲槽水面下降了12-4=8(cm),乙槽水面上升了12cm.結(jié)合圖象,可知后2min甲槽中水面下降了4cm,乙槽水面上升了5cm.
根據(jù)前4min和后2min甲槽中流出的水的體積和乙槽中流人的水的體積分別相等,得:解得m=60,即甲槽的底面積為60c㎡
用一次函數(shù)解決注水問(wèn)題,要理解關(guān)鍵點(diǎn)的實(shí)際意義,從而找到解題的突破口,如:例1中點(diǎn)A表示燒杯中剛好注滿水,點(diǎn)B表示水槽中水位恰好與燒杯中的水位相齊;例2中的點(diǎn)B是水沒(méi)過(guò)鐵塊時(shí)的關(guān)鍵點(diǎn),再通過(guò)圖象得到線段的解析式和具體的等量關(guān)系,列出方程或方程組,從而求解.
練習(xí):
1.將一塊a(cm)xb(cm)×12(cm) (a
(1)根據(jù)圖象填空:水槽的深度為_(kāi)_____cm,a=____,b=____,t2=____.
(2)當(dāng)注水24s時(shí),試計(jì)算圖8的方式中鐵塊露出水面的高度是多少.
(3)求圓柱形水槽的底面積.
參考答案
1.(l)根據(jù)圖象可知水槽的深度為10cm.由圖7可知此時(shí)鐵塊的高為6cm.由圖8可知此時(shí)鐵塊的高為9cm.故a=6,b=9.兩種方式注滿的時(shí)間應(yīng)相同,故t2=64.
(2)圖8中,當(dāng)在O≤t≤54時(shí)的解析式為h=
當(dāng)t=24時(shí),則24s時(shí)圖8方式中鐵塊露出水面的高度是9-4=5(cm).
(3)設(shè)圓柱形水槽的底面積為Sc㎡,根據(jù)題意(不妨由圖7)得注水速度為:根據(jù)圖7知
中學(xué)生數(shù)理化·八年級(jí)數(shù)學(xué)人教版2015年4期