26.2 实际问题与反比例函数
知识与技能
1.能灵活运用反比例函数解决一些实际问题.
2.分析实际问题中变量之间的关系,建立反比例函数模型,进而解决问题.
过程与方法
会用反比例函数知识分析、解决实际问题.
情感、态度与价值观
渗透数形结合思想,提高学生用函数观点解决问题的能力.
重点
会用反比例函数知识分析、解决实际问题.
难点
分析实际问题中的数量关系,正确写出函数解析式.
一、复习导入,教授新课
问题:
市煤气公司要在地下修建一个容积为104 m3的圆柱形煤气储存室.
(1)储存室的底面积S(单位:m2)与其深度d(单位:m)有怎样的函数关系?
(2)公司决定把储存室的底面积S定为500 m2,施工队施工时应该向下挖进多深?
(3)当施工队按(2)中的计划挖进到地下15 m时,碰上了坚硬的岩石,为了节约建设资金,公司临时改变计划把储存室的深改为15 m,相应的,储存室的底面积应改为多少才能满足需要?(保留两位小数)
我们知道圆柱的容积是底面积×高,而现在容积一定为104 m3,所以S·d=104.
变形就可得到底面积S与其深度d的函数关系式,即S=,所以储存室的底面积S是其深度d的反比例函数.
根据函数S=,我们知道给出一个d的值就有唯一的S的值和它相对应,反过来,知道S的一个值,也可求出d的值.
根据S=,得500=,解得d=20,即施工队施工时应该向下挖进20米.
根据S=,把d=15代入此式,得
S=≈666.67(m2).
当储存室的深为15 m时,储存室的底面积应改为666. 67 m2才能满足需要.
二、例题讲解
例1 码头工人每天往一艘轮船上装载30吨货物,装载完毕恰好用了8天时间.
(1)轮船到达目的地后开始卸货,平均卸货速度v(单位:吨/天)与卸货天数t之间有怎样的函数关系?
(2)由于遇到紧急情况,要求船上的货物不超过5天卸载完毕,那么平均每天至少要卸载多少吨?
解:(1)设轮船上的货物总量为k吨,根据已知条件得
k=30×8=240,
所以v关于t的函数解析式为
v=.
(2)把t=5代入v=,得
v==48(吨).
从结果可以看出,如果全部货物恰好用5天卸载完,那么平均每天卸载48吨.对于函数v=,当t>0时,t越小,v越大.这样若货物不超过5天卸载完,则平均每天至少要卸载48吨.
例2 小伟欲用撬棍撬动一块大石头,已知阻力和阻力臂分别为1 200 N和0.5 m.
(1)动力F与动力臂l有怎样的函数关系?当动力臂为1.5 m时,撬动石头至少需要多大的力?
(2)若想使动力F不超过题(1)中所用力的一半,则动力臂l至少要加长多少?
解:(1)根据“杠杆原理”,得
Fl=1 200×0.5,
所以F关于l的函数解析式为
F=.
当l=1.5 m时,
F==400(N).
对于函数F=,当l=1.5 m时,F=400 N,此时杠杆平衡,因此,撬动石头至少需要400 N的力.
(2)对于函数F=,F随l的增大而减小.因此,只要求出F=200 N时对应的l的值,就能确定动力臂l至少应加长的量.
当F=400×=200时,由200=得
l==3(m),
3-1.5=1.5(m).
对于函数F=,当l>0时,l越大,F越小.因此,若想用力不超过400 N的一半,则动力臂至少要加长1.5 m.
例3 一个用电器的电阻是可调节的,其范围为110 Ω~220 Ω.已知电压为220 V,这个用电器的电路图如图所示.
(1)功率P与电阻R有怎样的函数关系?
(2)这个用电器功率的范围是多少?
解:(1)根据电学知识,当U=220时,得
P=. ①
(2)根据反比例函数的性质可知,电阻越大,功率越小.把电阻的最小值R=110代入①式,得到功率的最大值
P==440(W);
把电阻的最大值R=220代入①式,得到功率的最小值
P==220(W).
因此用电器功率的范围为220W~440W.
三、巩固练习
1.京沈高速公路全长658 km,汽车沿京沈高速公路从沈阳驶往北京,则汽车行完全程所需的时间t(h)与行驶的平均速度v(km/h)之间的函数关系式为________.
答案 t=
2.一定质量的氧气,它的密度ρ(kg/m3)是它的体积V(m3)的反比例函数.当V=10 m3时,ρ=1.43 kg/m3.(1)求ρ与V的函数关系式;(2)求当V=2 m3时氧气的密度ρ.
答案 (1)ρ=,当V=10 m3时,ρ=1.43 kg/m3,所以m=ρV=10×1.4=14.3,所以ρ=;(2)当V=2 m3时,ρ==7.15(kg/m3).
四、课堂小结
本节课是用函数的观点处理实际问题,并且是蕴含着体积、面积这样的实际问题,而解决这些问题,关键在于分析实际情境,建立函数模型,并进一步明确数学问题,将实际问题置于已有的知识背景之中,抽象出数学模型,逐步形成解决实际问题的能力,在解决问题时,应充分利用函数的图象帮助分析问题,渗透数形结合的思想.
本节体现了反比例函数是解决实际问题的有效的数学模型的思想.创设问题情境,激发学生探究实际问题的兴趣,引发学生思考,体验数学知识的实用性,让学生经历“问题情境→建立模型→拓展应用”的过程,培养学生善于发现问题、积极参与学习的能力,培养学生的数学应用意识,充分激发学生的潜能.