一、橢圓式田徑場跑道結構
1.跑道組成:橢圓式田徑跑道由兩條直道和兩條彎道(兩個相等的半圓)組成。
2.跑道寬度:每相鄰兩條跑道之間的寬度都相等。
二、跑道長度計算
1.每條跑道的長度:跑道的總長度由直道長度和彎道長度組成。由于所有跑道的直道長度相同,因此不同跑道的長度差異主要由彎道長度決定。
3.彎道長度計算:彎道長度可以通過圓的周長公式來計算,即C=πd(d為彎道的直徑)。由于外圈跑道的直徑比內(nèi)圈跑道的直徑大,因此外圈跑道的彎道長度也比內(nèi)圈跑道的彎道長度長。
4.相鄰跑道長度差:相鄰兩條跑道的長度差等于相鄰兩個圓的周長差,即C1-C2=πd1-πd2=π(d1-d2)。由于每相鄰兩條跑道之間的寬度相等,因此相鄰跑道的直徑差也相等,所以相鄰跑道的長度差是一個定值。
三、確定起跑線位置
1.起跑線前移原理:為了保證比賽的公平性,當運動員在不同跑道上比賽時,他們的起跑線應該根據(jù)跑道的長度差進行相應的前移。具體來說,外圈跑道的起跑線應該比內(nèi)圈跑道的起跑線前移一定的距離,這個距離就等于相鄰跑道的長度差。
2.起跑線前移距離計算:起跑線前移的距離可以通過上述的相鄰跑道長度差公式來計算。例如,在400米跑比賽中,如果跑道的寬度為1.25米,那么相鄰兩條跑道的起跑線應該相差約7.85米(π取3.14時,計算為2πr=2×3.14×1.25=7.85米)。
【典例1】東湖中學某兩名男生在400米跑道上進行體考前的1000米訓練,各跑一條道,由于有彎道(如圖所示),為了公平,外道和內(nèi)道選手的起跑線不在同一地點.每條跑道寬1.22米,外道選手的起點應比內(nèi)道選手前移多少米?(結果精確到0.01米,π≈3.14)
【詳解】試題分析:要使比賽公平,要求第二道應比第一道提前多少米,只要用外圓周長減去內(nèi)圓周長即可,根據(jù)圓的周長公式:c=πd;其次要注意,跑道一圈是400米,1000米需要跑1000÷400=2.5圈,把數(shù)據(jù)代入公式解答.
解:3.14×(36.5×2+1.22×2)
﹣3.14×(36.5×2)
=3.14×(73+2.44)+3.14×73
=3.14×75.44﹣3.14×73
3.14×(75.44﹣73)
=3.14×2.44
≈7.66(米)
7.66×2.5=19.15(米)
答:外道選手的起點應比內(nèi)道選手前移約19.15米.
【點評】此題主要考查圓的周長公式在實際生活中的應用,關鍵是熟記公式.
【典例2】某賽車的左、右輪子的距離為2米,因此當車子轉(zhuǎn)彎時,外側的輪子比內(nèi)側的輪子多走了一段路.
(1)賽車車輪行走兩圈時,外輪比內(nèi)輪多走了多少米?
(2)在下面的訓練場上(彎道部分為半圓),賽車按圖中所示方向跑了一圈后,左、右兩個輪子哪個跑的路程遠?遠多少?
【分析】解答本題的關鍵是明確兩個輪子之間的距離就是圓環(huán)的兩個半徑的差,然后再結合圓的周長=2πr,進行解答即可.
(1)解:因為賽車的左、右輪子的距離為2米,也就是圓環(huán)的內(nèi)外半徑差是2米
2π×2×2=8π(米)
答:賽車車輪行走兩圈時,外輪比內(nèi)輪多走了8π米.
(2)解:因為賽車的右輪子在圓外側,即相對于左輪它走的是外圓,所以右輪跑的路程遠.
答:右輪比左輪跑的路程遠.
遠的距離為:2π×2=4π(米)
答:右輪比左輪跑的路程遠4π米.
【典例3】甲、乙兩人分別從A,B處出發(fā),沿半圓走到C,D,他們兩人走過的路程一樣長嗎?相差多少?
【分析】考查了圓的周長,告訴了半徑結合具體的題意去求周長或者路程.
【詳解】不一樣長,因為兩個人所走的圓的半徑不一樣大,所以所走的路程不一樣長.相差的路程為半徑增加的1.5米的圓的周長,則為:米.
【典例4】六位同學參加趣味“套圈”比賽,場地設計如下圖:
【分析】(1)從圖中可以看出,③和④距離瓶子近,其他人距離瓶子遠,所以這樣設計比賽場地不公平。
(2)只有讓每個人距離瓶子一樣遠,才公平。利用“同一個圓內(nèi)所有的半徑都相等”,以瓶子為圓心,一定長度為半徑畫一個圓,六位同學分別站在圓上,據(jù)此設計出公平的“套圈”比賽場地的平面圖。
【詳解】(1)不公平。理由是:因為每個人與瓶子的距離不相等,所以這樣設計比賽場地不公平。
(理由不唯一)
(2)我設計的公平的“套圈”比賽場地平面圖,如下圖:
(答案不唯一)
一、解答題
1.如下圖,一個運動場兩端是半圓形,中間是長方形。靜靜和歡歡進行跑步比賽,她們分別從A、B兩點出發(fā),沿跑道線跑一圈,最后都回到終點。為了比賽公平,靜靜和歡歡的起跑線應相差多少米?(π取3.14)
2.下圖是海港路小學的操場示意圖,周圍是一條跑道。小敏沿外圈跑一周,小露沿內(nèi)圈跑一周,小敏比小露多跑多少米?(π取3.14)
3.在標準400米跑道上參加200米跑,每條跑道寬1.25米,相鄰跑道中兩人之間的起跑位置大約相差多少米?(π取3.14)
4.工人師傅在學校操場鋪設了一個400米半圓式田徑場,如圖,測得每條跑道的寬度為1.25米,如果進行400米比賽,環(huán)形跑道上各道起跑線相差多少米?
5.如圖,學校新建的一個運動場,兩邊是半圓形,中間是長方形足球場,運動場有4條跑道,每條跑道1.25米,其中最內(nèi)圈長為200米,最內(nèi)圈彎道的半徑是18米。
(1)請計算:最內(nèi)圈的一條直跑道長是多少米?
(2)如果淘氣與笑笑分別在第1條跑道和第2條跑道上進行200米賽跑,由于有彎道,為了公平,笑笑的起跑線應設在淘氣起跑線前面多少米?
(3)現(xiàn)要在中間長方形足球場內(nèi)鋪草坪,在跑道上鋪塑膠。已知鋪草坪每平方米要花費50元,鋪塑膠每平方米要花費400元,算一算,投入50萬元夠嗎?
6.在正規(guī)400m跑道跑一圈,每一道的起跑線要比前一道提前7.85m,那么進行200m比賽呢?800m比賽呢?
7.體育場的跑道最里圈長度約為,如果讓你畫賽跑的起跑線,你能確定每相鄰兩條起跑線相差多少米嗎?
8.市實驗小學新修了一條長200米(最內(nèi)跑道一圈,如圖)的塑膠跑道,彎道最內(nèi)圈的半徑是15米。每條跑道寬1.5米,現(xiàn)在有4條路道(比賽時跑步的選手一般壓著跑道的內(nèi)圈跑)。
(1)第2道運動員跑一圈跑了多少米?
(2)若進行200米賽跑,第4道運動員應比第2道運動員的起跑線提前多少米?
9.在下圖所示的比賽場中(彎道部分為半圓),左、右輪子的距離為2米的賽車按指定方向繞一圈后
(1)兩個輪子跑的路程相同嗎?
(2)哪個輪子跑的路程更多些?多多少?
10.由8個半徑為100米的圓圓周的一部分連成一個花瓣形的跑道.
(1)求花瓣圖形的周長.
(2)如果有一個兩輪距為2米的汽車,在此跑道上跑一圈,哪個輪子跑的路程多?多多少?
參考答案
1.6.28米
【分析】觀察圖形可知,直道的長度一定,跑道兩端的兩個半圓可以組合成一個圓,那么相鄰跑道的起跑線的差距是相鄰的外圓與內(nèi)圓的周長差。
根據(jù)圓的周長公式C=2πr可得出,相鄰外圓周長與內(nèi)圓周長的差為2πR-2πr=2π(R-r),已知跑道寬為1米,即R-r=1米;
由此得出,相鄰跑道的起跑線的差距=2π×跑道寬,代入數(shù)據(jù)計算即可得解。
【詳解】2×3.14×1=6.28(米)
答:靜靜和歡歡的起跑線應相差6.28米。
【點睛】本題考查圓的周長公式的靈活運用,掌握確定起跑線的計算方法是解題的關鍵。
2.31.4米
【分析】兩邊彎道可以拼成一個完整的圓,跑一周的長度=圓的周長+直道×2,直道長度一樣,求出內(nèi)外兩個圓的周長差即可,圓的周長=2×圓周率×直徑,據(jù)此列式解答。
【詳解】2×3.14×20-2×3.14×15
=125.6-94.2
=31.4(米)
答:小敏比小露多跑31.4米。
3.3.925米
【分析】在標準400米跑道上參加200米跑,要用到一段彎道和一段直道,一段彎道的長度是圓周長的一半,假設最內(nèi)側彎道直徑x米,則相鄰彎道直徑(x+1.25×2)米,根據(jù)圓的周長的一半=圓周率×直徑÷2,分別計算出兩個跑道彎道部分的長度,求差即可。
【詳解】假設最內(nèi)側彎道直徑x米。
3.14×(x+1.25×2)÷2-3.14×x÷2
=1.57×(x+2.5)-1.57x
=1.57x+1.57×2.5-1.57x
=3.925(米)
答:相鄰跑道中兩人之間的起跑位置大約相差3.925米。
4.7.85米
【分析】跑道是由兩條直的跑道和兩個半圓形跑道組成,直道長度相同,相鄰跑道之間的差距在彎道,兩側的彎道可以拼成一個圓,所以跑道上各道起跑線的差距就是相鄰兩個圓的周長差,根據(jù)圓的周長=圓周率×直徑,則兩個圓的周長差=圓周率×直徑差,根據(jù)題意,每條跑道的寬度為1.25米,則相鄰半圓形跑道的直徑差為1.25×2=2.5米,據(jù)此解答。
【詳解】
(米)
答:環(huán)形跑道上各道起跑線相差7.85米。
5.(1)43.48米;
(2)7.85米;
(3)不夠
【分析】(1)最內(nèi)圈的一條直跑道的長度=(最內(nèi)圈跑道的總長度-最內(nèi)圈圓的周長)÷2;
(2)在直跑道內(nèi)兩人跑的路程相同,但是彎跑道的路程不同,所以我們需要關注彎跑道,計算出笑笑和淘氣彎跑道的路程差即可;
(3)鋪草坪的面積=最內(nèi)圈直跑道的長度×最內(nèi)圈彎道的直徑;再根據(jù)“總價=單價×數(shù)量”算出鋪草坪花費的總錢數(shù);
彎跑道左右部分拼接起來變成一個圓環(huán),根據(jù)環(huán)形的面積公式計算出最外圈圓與最內(nèi)圈圓之間的環(huán)形面積,直跑道部分的面積是長方形的面積,計算出兩部分的面積之和就是鋪塑膠部分的面積,算出鋪塑膠部分需要花費的總錢數(shù),鋪草坪和塑膠的總錢數(shù)與50萬元比較大小即可。
【詳解】(1)(200-3.14×18×2)÷2
=(200-113.04)÷2
=86.96÷2
=43.48(米)
答:最內(nèi)圈的一條直跑道長是43.48米。
(2)第2條跑道圓形部分的直徑:18×2+1.25×2
=36+2.5
=38.5(米)
第2條跑道圓形部分的周長:3.14×(18×2+1.25×2)
=3.14×(36+2.5)
=3.14×38.5
=120.89(米)
120.89-3.14×18×2
=120.89-56.52×2
=120.89-113.04
=7.85(米)
答:笑笑的起跑線應設在淘氣起跑線前面7.85米。
(3)鋪草坪的面積:43.48×(18×2)
=43.48×36
=1565.28(平方米)
鋪草地的總價:1565.28×50=78264(元)
最內(nèi)圈半徑為18米,最外圈半徑為18+1.25×4
=18+5
=23(米)
彎跑道面積:3.14×(232-182)
=3.14×(529-324)
=3.14×205
=643.7(平方米)
直跑道面積:43.48×(1.25×4)×2
=43.48×5×2
=43.48×(5×2)
=43.48×10
=434.8(平方米)
鋪塑膠的總價:(643.7+434.8)×400
=1078.5×400
=431400(元)
78264+431400=509664(元)
509664元=50.9664萬元
因為50.9664萬元>50萬元,所以投入50萬元不夠用。
答:投入50萬元不夠。
【點睛】掌握組合圖形的面積和周長的計算方法是解答題目的關鍵。
6.200米比賽每一道的起跑線要比前一道提前3.925米;800米比賽每一道的起跑線要比前一道提前15.7米
【詳解】400÷200=2
800÷400=2
7.85÷2=3.925(米)
7.85×2=15.7(米)
答:200米比賽每一道的起跑線要比前一道提前3.925米;800米比賽每一道的起跑線要比前一道提前15.7米.
7.7.85m
【詳解】3.14×(1.25×2)=7.85(m)
答:每相鄰兩條起跑線相差7.85m.
8.(1)209.42米,(2)提前18.84米。
【分析】(1)根據(jù)相鄰兩條跑道相差“跑道寬×2×π”,再加200就是第2道運動員跑一圈跑的米數(shù);
(2)因為第四跑道和第二跑道半徑大了2×1.5=3,所以增加的周長就是2×3π,由此即可算出答案。
【詳解】(1)200+1.5×2×3.14
=200+3×3.14
=200+9.42
=209.42(米)
答:第2道運動員跑一圈跑了209.42米。
(2)2×3.14×(2×1.5)
=6.28×3
=18.84(米)
答:第4道運動員應比第2道運動員的起跑線提前18.84米。
【點睛】關鍵是根據(jù):相鄰跑道起跑線相差都是“跑道寬×2×π”解決問題。
9.(1)解:從圖中可以看出,賽車經(jīng)過了6個彎道,其中跑完前4個彎道后左、右輪子跑的路程相同,但在經(jīng)過第5、6個彎道時,右輪在外側,左輪在內(nèi)側,所以右輪比左輪跑的路程多.
答:兩個輪子跑的路程不同.
(2)解:在經(jīng)過第5、6個彎道時,右輪在外側,左輪在內(nèi)側,所以右輪比左輪跑的路程多.
答:右輪跑的多.
2π×2=4π(米)
答:多4π米.
【詳解】【分析】解答本題的關鍵是明確賽車跑過的彎道的特點,然后再結合圓的周長=2πr,進行解答即可.
10.(1)1000π
(2)右輪多,4π米
【詳解】(1)由圖知,花瓣圖形的周長是四個角上的四個圓的周長,再加上四個半圓弧的長度;已知圓的半徑為2厘米,據(jù)此根據(jù)圓的周長=2πr列式解答即可.
(2)與(1)類似,作出距離花瓣圖形外2米的圖形,用新的花瓣圖形的長度減去原來的,就是汽車外側(右輪子)比內(nèi)側輪子多跑的路程.
本題考查了組合圖形的周長,求這種不規(guī)則圖形的周長,一般都是把這個不規(guī)則圖形的周長分割為幾個規(guī)則圖形的周長之和或差,然后根據(jù)規(guī)則圖形的周長公式求出結果.

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