奥数水管问题主要考察学生对 工程问题中 工作效率与时间关系的理解和应用能力。这类问题通过“进水管”和“排水管”的比喻,将实际问题抽象为数学模型,核心在于掌握以下要点:
一、基本概念与公式
单位时间内完成的工作量(如每小时注水量);
整个工程(如灌满水池)的量(通常设为1);
完成工作所需的时间;
- 工作效率×工作时间=工作总量
- 工作总量÷工作效率=工作时间
- 工作总量÷工作时间=工作效率
二、核心解题思路
- 进水管效率:如“甲管30分钟注满水池,则甲管效率为1/30”;
- 排水管效率:如“乙管40分钟注满水池,则乙管效率为1/40”;
- 同时开启时,总效率为各管效率之和(如甲、乙两管同时开效率为1/30+1/40);
- 需注意单位统一,如时间需转化为小时;
- 先计算单阶段工作量(如甲管先开5分钟注水量为1/30×5);
- 后计算剩余工作量及所需时间(如剩余1/2水量需2.5分钟注满)。
三、典型题型解析
- 甲管30分钟注满水池,乙管40分钟注满,同时开5分钟注水量为?;
- 解:甲管效率1/30,乙管1/40,同时开5分钟注水量为(1/30+1/40)×5=1/4。
- 甲管12小时灌满水池,排水管18小时排空,同时开2小时注水量为?;
- 解:甲管效率1/12,排水管1/18,同时开2小时注水量为(1/12-1/18)×2=1/18。
- 甲、乙、丙三管组合注水,甲与乙2小时注满,甲与丙3小时注满,求乙管单独灌满时间;
- 解:设乙管效率为x,则甲管效率为(1/2-x),甲与丙效率为(1/3-x),通过方程求解x=1/6,故乙管单独灌满需6小时。
四、注意事项
单位统一:时间需转化为小时,注水量需设为1(或具体体积);
效率方向:进水管为正效率,排水管为负效率;
灵活运用公式:根据问题选择合适公式,如已知时间求效率时用总量÷时间。
通过以上要点和题型解析,学生可系统掌握水管问题的解题方法,并应用于类似的实际场景中。