參考點 -3 +4
a. 路徑長為一純量 b. 路徑長和物體運動方式有關 c. 要找路徑長要先找折返點 折返點的速度一定為0 o a b c 折返點v=0 折返點v=0
例題: 若一質點由位置2開始,沿虛線的路徑移動最後停在4(如圖四) 質點所經過的路徑長 2.質點的位移
位置的時變率 *題目如要求平均速度(率),要記得由定義下手
講易4頁練1 一車自甲地行至乙地後,立刻沿原路徑返回甲地,全程之平均速率為48公里/時。若去程之平均速率為60公里/時,則回程之平均速率為 公里/時。
*除了等加速度運動外,要求瞬時速速度時,通常要用微分
*除等加速度運動外,通常求瞬時加速度要用到微分 速度的時變率 *求平均加速度時要由定義下手 *計算平均加速度時要注意速度的正、負號 右圖中的加速度大小為何?1~9 <field><classify>1</classify><mode type='1'>1</mode><options>9</options><answer choice='0000000100'></answer><points>10</points><time>600</time><difficulty>1</difficulty><hint></hint><remark></remark></field> *除等加速度運動外,通常求瞬時加速度要用到微分
課本26頁7 王同學投擲溜溜球(Yo-Yo球),已知溜溜球以1.0公尺/秒的速率擲出,在2.0秒後以相同速率、相反方向回到他的手中(王同學手的位置未變),則溜溜球由離手到再度回到手中的過程(1)平均速度量值為何?(2)平均加速度量值為何?
2. 積分 積分是為了找圖形下面積,運算過程和微分正好相反如下
2. 積分 積分和微分正好相反如下
x x2 x1 Δx Δt 0 t t1 t2
+ + - - + - - + c~d的加速度為(1) + (2) – EX 右圖中各段中之速度和加速度之正負值 <field><classify>1</classify><mode type='1'>1</mode><options>2</options><answer choice='0100000000'></answer><points>10</points><time>600</time><difficulty>1</difficulty><hint></hint><remark></remark></field> c~d的加速度為(1) + (2) –
v v 4 v2 v1 + 2 Δv - t Δt - 2 0 t t1 t2
在直線運動中,最重要的是能畫出v-t圖,只要能畫出 變加速度運動 兩物互相追趕
靜止 等速 等加速 x-t 拋物線 v-t a-t
課本29頁18 一警車接獲搶案通報後,以最高車速40公尺/秒沿直線道路向東趕往搶案現場。當警車距離搶匪250公尺時,搶匪開始駕車從靜止以4.0公尺/秒2的加速度,沿同一道路向東逃逸。若警車始終以最高車速(40公尺/秒)追逐匪車。今以搶匪開始逃離現場的時刻為0,且當時警車的位置為坐標原點,則警車能追上搶匪嗎? 警 匪
課19頁1-6 甲、乙兩輛汽車在直線公路上同方向行駛,已知當兩車距離為80.0公尺時,甲車在前乙車殿後,且甲、乙的車速分別為16.0公尺/秒與20.0公尺/秒。假定當時乙車駕駛立即煞車,以避開兩車發生碰撞,則乙車的加速度量值至少為何? 乙 甲
甲 乙
甲 甲 乙 乙
講17頁2 一物體作直線運動,先以4公尺/秒2的等加速度從靜止開始運動,接著以 -2公尺/秒2的等加速運動直到停止。若運動的總距離為150公尺,則此物體運動所需時間為
直線等加速度運動 伽利略的加速度實驗
直線等加速度運動
1. 先決定取那一個方向為正,和那一點為原點 2. 平均速度等於中間時刻之瞬時速度 2~3秒間之平均速度恰為2.5秒之瞬時速度
課12頁1-4 在直線賽車道上,一輛保時捷車由靜止開始作等加速運動。已知此車在6.0秒內,車速由0增至30.0公尺/秒,則(1)跑車的加速度為何? (2)跑車在6秒內的位移為何?
Ex 自車站靜止起動沿直線作等加速度行駛的列車,途中經過一座長120m的橋樑歷時6s。若列車頭駛離橋樑的速度為25m/s則問1. 列車頭駛入橋樑之速度為若干? 2. 列車之加速度為何?3. 橋頭離車站約多少公尺?
若車子在一直線上運動,則車子的剎車距離d和剎車前的初始車速v有什麼關係?(設車子作等加速度運動,且加速度大小和初始車速無關) <field><classify>1</classify><mode type='1'>1</mode><options>5</options><answer choice='0001000000'></answer><points>10</points><time>90</time><difficulty>1</difficulty><hint></hint><remark></remark></field>
課29頁19 行駛中的汽車遇突發狀況而停車時,其停車距離與反應距離及煞車距離有關,其中反應距離是指從駕駛察覺狀況到踩下煞車時,汽車移動的距離,而煞車距離則為開始煞車後的移動距離。根據國外研究資料顯示,車速與停車距離的關係如下表,則 (1)停車距離與反應距離、煞車距離的關係為何?(2)人的反應時間(指從駕駛察覺狀況到踩下煞車的時間)為何?(3)以車速為橫軸,而分別以反應距離、煞車距離、停車距離為縱軸作圖時,哪幾個圖為直線? 車速(公里/時) 反應距離(公尺) 煞車距離(公尺) 停車距離(公尺) 32 6 12 48 9 14 23 64 24 36 80 15 38 53 96 18 54 72 112 21 75 128 120
(3)以車速為橫軸,而分別以反應距離、煞車距離、停車距離為縱軸作圖時,哪幾個圖為直線? 車速(公里/時) 反應距離(公尺) 煞車距離(公尺) 停車距離(公尺) 32 6 12 48 9 14 23 64 24 36 80 15 38 53 96 18 54 72 112 21 75 128 120
1 2 3 4 5 6 位置 10 12 15 19 24 30 位移 2 3 4 5 6 cm 平均速度 20 30 40 50 60 cm/s 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5
課本27頁13 在直線等加速運動實驗中,如果電鈴計時器的打點頻率為50赫,今取其中一段打點記錄,並將連續相鄰的點依序編號,測量編號10〜15以及編號60〜65的點距如圖所示,則 (1)紙帶上相鄰兩點的時間差為何?(2)編號10〜15與編號60〜65,在它們所屬時段之時間中點的瞬時速度各為何? (3)運動體的加速度量值為多少公分/秒2?
伽利略的假想實驗
1. 自由落體 因自由落體的初速為零,故計算由拋出點開始較為方便
Ex 一滴管管口高出地板81cm,且每滴水滴下之時距均相同,第一滴滴下達地板時,第四滴恰好要滴下,此時第三滴距地板若干公分? 4 d 3 81 2 h 1
講24頁例4 高度差為14.7公尺之甲球與乙球,若同時由靜止自由落下,則甲球比乙球遲一秒鐘著地,令重力加速度g=9.8公尺/秒2,則:(1) 甲球落下的過程費時 秒。 (2) 甲球原來之高度為 公尺,乙球原來之高度為 公尺。 甲 乙
課30頁20 好萊塢的電影工業,澈底地結合藝術與當代科技,將人們的感官帶入一個新世界,不論是科幻片、災難片,銀幕上栩栩如生的畫面,讓人陷入迷離幻境。實體的縮小模型,在電影拍攝的手法中,是經常使用的方法。製作一部車或一棟大樓的縮小模型不難,但如何表現出汽車移動或大樓倒塌的速度感,就牽涉到拍攝技巧。假定「金剛」在戲中由20公尺高的大樓靜止落下,若大樓模型只有1公尺,令重力加速度為10公尺/秒2,則(1)戲中金剛落地費時若干?(2)模型金剛實際下落時間為何?(3)已知電影在戲院放映時,每秒放映24張,如果你是這場戲的導演,你該如何拍攝這個橋段(提示:拍攝速率與放映速率不同)?
2. 鉛直拋射 不論物體以何種方式拋出,其加速度均為g向下 a. 注意方向和原點的選定 b. 鉛直上拋最高點速度V = 0 c. 同高度處速度大小相等,方向相反 d. 如右圖t升 = t降 e. 下降過程為自由落體
鉛直上拋
講31頁9 鉛直下拋 阿元以10公尺/秒的初速將石頭鉛直下拋,石頭於2秒後落於井底。現改為將石頭由靜止下落,設重力加速度g=10公尺/秒2,則石頭於幾秒後落於井底
對稱性
講27頁例6 對稱性 如圖所示,小明將某物自A點以初速v0鉛直上拋,C點為最高點。物體兩次經過拋出點上方B點的時間分別為1秒及5秒,則(重力加速度g=10公尺/秒2): (1)物體由B點上升至C點費時 秒;自C點下降至B點費時 秒;自B點下降至A點費時 秒。(2)自C點下降至A點費時 秒;自拋出至落回拋出點共費時 秒。 (3)右圖中的H為 公尺;h1為 公尺;h2為 公尺。 (4)此物體之初速度v0為 公尺/秒。
講33頁5
對稱性
課28頁16 一棒球發球機以20公尺/秒的初速把一棒球垂直往上發射。當球到達最高點時,發球機又以同樣的初速往上發射第二顆球,則(1) 第一球發射後多久到達最高點?(2) 第一球發射後,最高點離發球機多遠?(3)第一球與第二球兩球在空中相撞時的離地高度為何?
講39頁大考1 相對運動 將兩質點A、B 同時從塔頂以相同的初速v0 拋出,A 被垂直上拋,B 被垂直下拋,則在t 時間後(t 小於B 著地所需時間),A、B 兩質點間的距離為 。 A B A B
由相對運動的角度來看 A見B為 (1)等速度運動 (2)等加速度運動 (3)變加速度運動 A見B為 A B A B <field><classify>1</classify><mode type='1'>1</mode><options>3</options><answer choice='1000000000'></answer><points>10</points><time>600</time><difficulty>1</difficulty><hint></hint><remark></remark></field> A見B以2v0等速向下移動
乙 甲 甲
乙 甲
gsinθ θ gcosθ θ g
a. b. 斜面長
講29頁例9 將某物體由斜角為37°的光滑斜面底部以初速v0沿斜面上滑,經過4秒後滑回斜面底部,若g=10公尺/秒2,則:(1)物體所走的路徑長為 公尺。(2)下滑至斜面底之速率為 公尺/秒。(3)初速v0為 公尺/秒。
相對運動
x
物對車換物對地 Vr+V Vr V 車上的人所見:物對車為Vr 靜止的人所見:車對地為V 物對地的速度大小為V+Vr V Vr-V Vr 車上的人所見:物對車為Vr 靜止的人所見:車對地為V V 物對地的速度大小為Vr-V V
物對地換物對車 v u v-u 車 物 -u -u -u v v+u 車 物 u u
課27頁11 一人逆風而行時,由手中的風速計測得風速為5.0公尺/秒。此人順風而行時,測得風速則為1.0公尺/秒。若人移動速率一定,且低於風速,則(1)人對地的速度量值為何?(2)風對地的速度量值為何?
講39頁4 g 乙 乙 g 甲 甲 V V 乙見甲等速度遠離,故愈拉愈開 靜止人所見 乙所見 一車廂的天花板上有一P點,其正下方的地板上為Q點,兩點的垂直距離為3公尺,該車廂以固定的水平速度v往右直線前進,如圖所示。在某時刻,一小球甲從P點相對於車廂自靜止自由落下,當甲球下墜至與P點的垂直距離為1公尺時,另一顆小球乙也從P點相對於車廂自靜止自由落下。若空氣阻力可忽略,當甲球恰落於車廂地板瞬間,下列敘述何者正確? (A)甲球落於Q點,此時兩球高度差的量值大於1公尺(B)甲球落於Q點,此時兩球高度差的量值等於1公尺 (C)甲球落於Q點,此時兩球高度差的量值小於1公尺 (D)甲球落於Q點左方,此時兩球高度差的量值大於1公尺 (E)甲球落於Q點左方,此時兩球高度差的量值等於1公尺。 g 乙 乙 g 甲 甲 V V 乙見甲等速度遠離,故愈拉愈開 靜止人所見 乙所見
講36頁例3 等速上升、速度為5.0公尺/秒的氣球,在距地面100公尺的高處時,自氣球底部放下一石子,設氣球仍保持等速運動,且重力加速度g=9.8公尺/秒2,則一秒後石子與氣球底部之距離為何?試分別以下列二種方法計算之。 (1)利用運動公式。(2)利用相對運動。
講35頁例2 一升降梯正以3g之加速度垂直上升(設重力加速度g為常數)。其天花板上懸吊一物,該物離升降梯地板之高度為h。若該物突然掉落,則歷時 後會碰到地板
實驗:測量 游標尺
<field><classify>1</classify><mode type='1'>1</mode><options>3</options><answer choice='0100000000'></answer><points>10</points><time>600</time><difficulty>1</difficulty><hint></hint><remark></remark></field>
螺旋測微器
有效數字 1. 有效數字的來源 正確表示法為:準確值+一位估計值。 有效位數 172.5 cm 準確值 單位 估計值
2. 有效數字的判定原則
3. 有效數字的取捨 「4捨6入5成偶(逢5將尾數湊成偶數)」。 單進偶不進 2.235 2.24 單進偶不進 2.265 2.26
4. 有效數字的運算 1. 開方、乘方:開方、乘方時,有效數字的位數不變。 2. 加減法
3. 乘除法
誤差 誤差是指測量值與真值(或準確值、公認值)間的偏差。 1. 系統誤差 來自儀器的校正不良、引用的理論公式不正確或人為操作的習慣不當等因素造成的誤 差,稱為系統誤差。 2. 隨機誤差 來自一些偶然、不確定的因素(如不預期的振動、氣流的影響、測量者的個人因素等等)所造成的誤差,稱為隨機誤差。
準確度與精密度
準確度
基本統計分析 假定某一物理量x的n次測量值為x1、x2、…、xn 1. 平均值 2. 標準偏差 3. 平均值的標準偏差
次數 1 2 3 4 5 測量值(cm) 12.80 12.85
95翰林習題
45頁15 位置速度加速度
45頁16 位置速度加速度
46頁19 V-t圖換x-t圖 <field><classify>1</classify><mode type='1'>1</mode><options>3</options><answer choice='1000000000'></answer><points>10</points><time>600</time><difficulty>1</difficulty><hint></hint><remark></remark></field>
47頁23 兩物追趕
25頁1-8 等加速度運動 一架飛機A 自靜止以等加速度a 在直線跑道上加速,若必須在跑道的盡頭前達到起飛速度voff。求:(1) 飛機起飛前滑行的距離為多少?(以a、voff 表示)(2) 若另一架飛機B,起飛速度必須達到voff 之兩倍,求其起飛前,滑行距離為 飛機A 滑行距離的幾倍?
48頁27 鉛直拋射
35頁1-4 相對運動