师:同学们,我们今天学习五年级下册人教版数学第八单元找次品的例2。这节课的学习目标是探索解决找次品问题的最优策略,能用画图等直观方式表示分析过程。请大家准备好数学书、练习本和文具,我们开始上课。首先回顾之前学过的知识。
上节课我们知道,在两瓶钙片中找出较轻的一瓶,可以用天平称。将两瓶钙片分别放在天平左右两边,称一次就能找出次品。当钙片数量增加到3瓶,我们学习了用画图记录分析过程。若天平平衡,可推测天平外边剩下的那瓶是次品;若不平衡,轻的那瓶是次品。通过推理可知,3个物品只要称一次就能保证找出次品。接着我们研究了4个物品,保证找出次品至少要称两次;5个物品保证找出次品至少也是两次。
在上节课基础上,今天我们进一步研究。8个零件里有一个次品,次品重一些,假如用天平称,至少称几次能保证找出次品?题目中“至少称几次能保证找出次品”的意思是,用天平称的次数要最少,同时又要保证一定能把次品找出来。现在物品个数增多,只用语言表示找次品过程会比较抽象,我们可以用画图方式记录,比如用圆表示零件,用流程图帮助分析,这样更便于研究。大家想想,假如用天平称8个零件,分几份?怎么分?8个零件可以平均分成两份,每四个一份;也可以分成4份,每两个一份;还能分成8份,一个为一份;或者分成3份,如三三二。大家猜一猜,这些分法中,哪种方法保证找出次品称的次数最少呢?有想法了吗?我们来试一试。
先看第一种方法,把8个零件平均分成两份,每4个一份,分别放在天平左右两边,这时天平会怎样?天平一定不平衡,因为重的一边有次品,次品可能在天平左边的一二三四里,也可能在右边的五六七八里。所以第二步把重的四个分开继续称,这时天平一定还不平衡,重的两个当中有一个是次品,次品可能在天平左边,也可能在右边。总之,把重的两个再称一次,一定能找出次品。看看一共称了几次,这是第一次、第二次、第三次,至少称三次能保证找出次品。
我们再来看第二种方法,两个为一份,先把1号、2号和3号、4号分别放在天平两边,想想这时天平可能出现什么情况?天平会出现两种情况,可能平衡,也可能不平衡。如果平衡,我们可以推想次品在5、6、7、8当中;如果不平衡,重的两个中有次品。也就是有两种情况需要考虑。
我们先看不平衡的情况,次品可能在1、2里面,也可能在3、4里面,总之把重的两个继续称,这样一共只称了两次就能找出次品,但不能保证。因为还有另外一种可能,也就是如果天平平衡,次品会在5、6、7、8当中,那就要把5、6和7、8分别放在天平上继续称,这时天平一定会不平衡,次品在重的两个当中,把重的两个再称一次,这时一定能找出次品。同学们,这种方法要保证找出次品至少称了几次?
我们回顾一下,这是第一次,这是不同情况的第二次,这时有可能称两次就能找出次品,但却不能保证,因为有一种情况要称第三次。我们用最坏打算的思想,这种方法保证称出次品至少要称三次。接下来看看分成三份的方法,把1、2、3为一份,4、5、6为一份,分别放在天平上。根据经验,这时天平可能出现什么情况?
生:老师,我知道这时天平可能出现两种情况,如果平衡,次品在7号和8号当中;如果不平衡,重的三个之中有次品。先看平衡状态,可以推测次品在7号和8号当中,再称一次就能找出次品。再看不平衡的情况,重的三个当中有次品,可以用到我们之前的研究经验。在三个物品中找次品只需要称一次,我们把其中两个放在天平上面,如果平衡,说明剩下的是次品,如果不平衡,重的那个就是次品,称一次就能找出来。
师:同学们看这种方法,在称第一次的时候,不管平衡还是不平衡,都只要再称一次,就一定能找出次品,所以保证找出次品只要称两次。
生:老师,我试过分成8份的方法,这种方法分的份数比较多,把8个零件分成8份,每份一个,保证找出次品至少要称4次。
师:这种方法如果要保证找出次品,需要称的次数是最多的。下面我们比较一下刚才的几种方法。第一种方法把8个零件平均分成两份,保证找出次品至少要称3次;第二种平均分成4份,保证找出次品至少要称3次;第三种,分成3份,保证找出次品只要称两次;第四种分成8份,至少要称4次。当然还有其他方法,但称的次数都比两次多,这里不一一列举,大家课后可以试一试。现在通过比较,我们可以发现分三份的方法,保证找出次品要称的次数最少。我们猜测是不是把待测物品分成三份,需要称的次数就最少呢?分的份数与称的次数有什么关系呢?我们马上研究一下9个零件,看看分3份是不是称的次数最少。
