如图所示,在一条长直路旁有一块草地,图中每个小方格的边长所代表距离为6米.小张同学沿草地边缘直路运动的最大速度是6米/秒,在草地上运动的最大速度为3米/秒.请在下图中标出小张同学从草地边缘A处出发,在6秒时间内所能到达草地的范围,他从A处出发,选择恰当的路径,到达P点的最短,时间为________秒(精确到0.1秒).
16.4
(1)人可以先在草地边缘行走,然后再在草地上行走,确定人在6s内能到达的范围,然后作图.
(2)人在草地边缘的行走速度是在草地上行走速度的两倍,在相等时间内人在草地外的路程是在草地上路程的两倍,找出人从A点到P点的最小距离,然后应用速度公式的变形公式求出人的最小运动时间.
解答:(1)由题意知,人的速度v路=6m/s,v草=3m/s,
∵v=,
∴6s内人的路程s路=v路t=6m/s×6s=36m=6L,L为方格的边长,
s草地=v草地t=3m/s×6s=18m=3L,小张在6秒时间内所能到达草地的范围如下图甲所示.
(2)过A点作一条直线AD,与草地边缘成30度角,然后过点P作直线AD的垂线交AD于B,与草地边缘交于C,如下图所示,则AC=2BC;
∵AC=2BC,v路=6m/s,v草=3m/s,v=,
∴由t=,小张在AC段行走的时间等于在BC段行走所用时间;
因此小张由B至C再到P所用时间与由B到P所用时间相等,两点之间直线距离最短,在速度一定时,运动时间最短,
因此小张沿BP(相当于ACP)运动时路程最小,运动时间最短,由下图可知,
BP=BC+CP=AC+=×3×6m+≈49.25m,
∵v=,
∴从A到P的最短时间t==≈16.4s.
故答案为:在6秒时间内所能到达草地的范围如图甲所示;16.4.
点评:本题是一道难题,确定小张所能到达的最远处是确定到达草地范围的关键,找出由A到P的最小距离是求出最短运动时间的关键.
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