钟表的每一小格是6度。钟表的一圈是360度,一共60分钟,每一分钟为6度,也可以说,时钟的一圈是360度,一共12小时,每一小时是一大格,相当于30度,每一大格又有5个小格,每个小格为6度。
钟表是一种计时的装置,也是计量和指示时间的精密仪器,钟表通常是以内机的大小来区别的,按国际惯例,机芯直径超过80毫米、厚度超过30毫米的为钟。
直径37-50毫米、厚度4-6毫米者为怀表,直径37毫米以下为手表,机心面积不大于314平方毫米的为女表,手表是人类所发明的最小、最坚固、最精密的机械之一。
钟表的应用范围很广,品种甚多,按振动原理可分为利用频率较低的机械振动的钟表,如摆轮钟等,利用频率较高的电磁振荡和石英振荡的钟表,如石英钟表等。
钟面上时针与分针形成平角的时刻
之所以想到这个题目,是因为一道小学数学题。
题目如下:
“钟面上()时整,时针与分针的夹角为平角。”
孩子们会十分果决地填上“6”或“18”。
的确很简单。但也幸亏有了一个“整”字,否则,问题还是不太简单的。
本文想罗列出钟面上所有能让时针和分针形成平角的时刻,若是对于小学生,还是蛮有挑战的。
(一)先做一些准备工作。钟面上平均分为12大格,60小格,1大格等于5小格;
钟面上一圈为360度,相应1大格为30度,1小格为6度;
时针每小时走1大格,即每60分钟旋转30度,角速度为:0.5度/分;
分针每分钟走1小格,即每1分钟旋转6度,角速度为:6度/分;
秒针每分钟走1圈,即每分钟旋转360度,角速度为:360度/分。
(二)找一个方便的起点开始时间00:00:00
(三)分析一下问题的数学模型分针跑得比时针快,要让二者的夹角形成平角,可以从0点出发(此时分针与时针居于同一起跑线),算一算,经过多少时间(统一以“分”为单位吧),分针会超出时针1个180度、3个180度、5个180度、……可以想见,若是超出偶数个180度,则找到的是“时针与分针重合”的时刻。不妨,我们将这两个问题合并在一起解决,即:既找钟面上时针与分针形成的“平角”时刻,又找“周角”时刻,而且是所有的。
(四)列方程设:x分钟后,分针与时针的夹角为平角。
分针旋转的角度=时针旋转的角度 180度×k
6x=0.5x 180k
其中:我们让k取不为0的自然数。
得到的计算结果表示“经过时间”,仍需计算:开始时间+经过时间=结束时间。由于开始时间取为0时了,这步计算从数量上没多大意思,只涉及到“时长”转“时刻”的意义变化。
(五)结论解方程的过程略。下面是用Excel计算的结果。
“平角”时刻
(1)时针与分针形成平角的时刻
0:32:43.636
1:38:10.909
2:43:38.182
3:49:05.455
4:54:32.727
6:00:00.000
7:05:27.273
8:10:54.545
9:16:21.818
10:21:49.091
11:27:16.364
“周角”时刻
(2)时针与分针重合的时刻
1:05:27.273
2:10:54.545
3:16:21.818
4:21:49.091
5:27:16.364
6:32:43.636
7:38:10.909
8:43:38.182
9:49:05.455
10:54:32.727
12:00:00.000
(3)用自己的话总结一下
一天中,时针与分针的夹角,会出现22次平角、22次周角;若是12个小时,则会出现11次平角,11次周角。
钟表是我们所熟悉的事物,然而要“了解”它,还需要努力。就像了解我们的朋友一样。
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