課程內容
第26章《反比例函數》26.2 實際問題與反比例函數(2)
復習回顧:
反比例函數中比例系數k的幾何意義
反比例函數y=k/x(k≠0)中比例系數k的絕對值|k|的幾何意義:
如圖,過雙曲線上任意一點P分別作x軸、y軸的垂線,M、N分別為垂足,則k=xy。
利用k的幾何意義解題
1、如圖,點A、B是雙曲線y=3/x上的點,分別經過A、B兩點向x軸、y軸作垂線段,若S陰影=1,則S1+S2=_______。
3、如圖,直線y=mx與雙曲線y=k/x交于A、B兩點,過點A作AM⊥x軸,垂足為M,連結BM,若S△ABM=2,則k的值是( )
A、2 B、-2 C、m D、4
常見的反比例函數關系
(1)已知壓力F一定,則壓強p與受力面積S之間的函數關系式為______,p是S的______函數。
(2)一定質量m的氣體的密度ρ與體積V之間的函數關系式為______,ρ是V的______函數。
(3)長方形面積S一定時,長y與寬x之間的函數關系式為______,y是x的______函數。
(4)行駛路程s一定時,行駛速度v與行駛時間t之間的函數關系式為______,v是t的______函數。
(5)圓柱體的體積V一定時,圓柱體的底面面積S與圓柱體的高d之間的函數關系式為______,S是d的______函數。
(6)用電器的輸出功率P與它兩端的電壓U及用電器的電阻R的關系為PR=U2,這個關系可以寫作:P=______或R=______。
情景引入
阻力×阻力臂=動力×動力臂
在物理學中,有很多量之間的變化是反比例函數的關系,因此,我們可以借助于反比例函數的圖象和性質解決一些物理學中的問題,這也稱為跨學科應用。
給我一個支點,我可以撬動地球!——阿基米德
你認為這可能嗎?為什么?
例3、小偉欲用雪撬棍撬動一塊大石頭,已知阻力和阻力臂不變,分別為1200牛頓和0.5米。
(1)動力F與動力臂L有怎樣的函數關系?
分析:根據動力×動力臂=阻力×阻力臂
解:(1)由已知得F×L=1200×0.5
變形得F=600/L
(2)當動力臂為1.5米時,撬動石頭至少需要多大的力?
當L=1.5時,F=600/1.5=400
因此撬動石頭至少需要400牛頓的力。
(3)若想使動力F不超過題(2)中所用力的一半,則動力臂至少要加長多少?
根據(1)可知FL=600
得函數解析式L=600/F
當F=400×1/2=200時,
L=600/200=3
3-1.5=1.5(米)
因此,若想用力不超過400牛頓的一半,則動力臂至少要加長1.5米。
思考
在我們使用撬棍時,為什么動力臂越長就越省力?
(4)小剛、小強、小健、小明分別選取了動力臂為1米、1.5米、2米、3米的撬棍,你能得出他們各自撬動石頭至少需要多大的力嗎?
解:F小剛=600/1=600 F小強=600/1.5=400
F小健=600/2=300 F小明=600/3=200
你能畫出圖象嗎?圖象會在第三象限嗎?
從上述的運算中我們觀察出什么規律?
發現:動力臂越長,用的力越小。
即動力臂越長就越省力。
例4、一個用電器的電阻是可調節的,其范圍為110~220歐姆。已知電壓為220伏,這個用電器的電路圖如圖所示。
(1)輸出功率P與電阻R有怎樣的函數關系?
(2)用電器輸出功率的范圍多大?
解:(1)根據電學知識,當U=220時,有
P=2202/R
即輸出功率P是電阻R的反比例函數。
(2)從①式可以看出,電阻越大則功率越小。
把電阻的最小值R=110代入①式,得到輸出功率最大值:
P=2202/110=440
把電阻的最大值R=220代入①式,得到輸出功率最小值:
P=2202/220=220
因此,用電器的輸出功率在200瓦到440瓦之間。
隨堂練習
1、蓄電池的電壓為定值,使用此電源時,電流I(A)與電阻R(Ω)之間的函數關系如圖所示:
(1)蓄電池的電壓是多少?你能寫出這一函數的表達式嗎?
(2)完成下表,并回答問題:如果以此蓄電池為電源的用電器限制電流不得超過10A,那么用電器的可變電阻應控制在什么范圍內?
2、某學校對教室采用藥熏消毒,已知藥物燃時室內每立方米空氣中的含藥量y(毫克)與時間t(分鐘)成為正比例,藥物燃燒后,y與x成反比例(如圖),現測得藥物8分鐘燃畢,此時室內空氣中每立方米的含藥量6毫克,請根據題中所提供的信息解答下列問題:
(1)藥物燃燒時,y關于x的函數關系式為______。
自變量x的取值范圍為______;藥物燃燒后,y關于x的函數關系式為______。
(2)研究表明,當空氣中每立方米的含藥量低于1.6毫克時學生方可進教室,那么從消毒開始,至少需要經過______分鐘后,學生才能回到教室。
(3)研究表明,當空氣中每立方米的含藥量不低于3毫克且持續時間不低于10分鐘時,才能有效殺滅空氣中的病菌,那么此次消毒是否有效?為什么?
小結
1、利用反比例函數解決實際問題的關鍵:建立反比例函數模型。
2、體會反比例函數是現實生活中的重要的數學模型,認識數學在生活實踐中的意義。