1-2 速度與速率:主題 一、運動快慢的描述:速度與速率 二、函數圖:x-t圖、v-t圖 範例 1 平均速度與平均速率 範例 2 速度與速率 1-2 速度與速率:主題 一、運動快慢的描述:速度與速率 二、函數圖:x-t圖、v-t圖 範例 1 平均速度與平均速率 範例 2 速度與速率 範例 3 x-t圖與速度、速率 範例 4 x-t圖、v-t圖 範例 5 追趕問題與v-t圖 範例 6 x-t圖與速度
二、運動快慢的描述 速度(velocity)與速率(speed) 當兩物體在兩定點間移動時所需的時間不同,或在相同的時距內,走過不同的距離,均代表兩物體運動的快慢並不相同。 為了呈現物體運動的狀態,以 位置變化 和所經歷的 時距 之比來表之。因位置變化的描述方式有二,故運動狀態的描述可分成 速度 與 速率 兩種.
速度(velocity) 代表物體位置的平均時變率 當時距趨近於零(Δt → 0)時,平均速度將可代表某瞬間 位置的時變率,稱為瞬時速度。
速率(speed) 代表物體在某時距內運動快慢的平均值 當時距趨近於零(Δt → 0)時,可代表某瞬間運動的快慢 純量,無方向性 一般而言,我們述及「速率」時,通常是指「平均速率」。在生活用語中,我們談論到「時速多少」時通常是指「 瞬時速率 」,也就是「 瞬時速度 的量值」.
單位與討論 5.單位:公尺∕秒(m∕s,SI 制),公分∕秒(cm∕s), 6.討論: (1)平均速率 ≧ 平均速度的量值。 公里∕小時(km∕h,時速)。 ※換算:1 公尺∕秒=3.6 公里∕小時 25 公尺∕秒=90 公里∕小時 6.討論: (1)平均速率 ≧ 平均速度的量值。 註:當路徑長=位移量值時,則「=」成立。 (2)瞬時速率 = 瞬時速度的量值。 (3)當物體作 等速 運動時, 平均速度的量值=瞬時速度的量值=瞬時速率=平均速率。 (4)等速運動 一定 是等速率運動; 等速率運動 不一定 是等速運動。例:等速圓周運動。 (5)等速運動的軌跡必為 直線 。
函數圖:x-t圖、v-t圖 x-t 圖: 將運動體在不同時刻的位置,標示在一坐標圖上,即為位置-時間函數圖,稱為 x-t 圖。
等速運動的x-t圖
變速運動的x-t圖
討論(I)
討論(II)
總結:x-t圖(I)
總結:x-t圖(II)
●v-t圖(1) 將運動體在不同時刻速度,標示在一坐標圖上,即為速度─時間函數圖,稱為 v-t 圖。 物體速度=0 靜止 物體速度=0 靜止 (註:由 v-t 圖無法得知靜止於何處)
●v-t圖(2) 物體速度=5 m∕s 定值 ∴為 等速 運動 面積=5 m∕s×2 s =10 m= 位移 Δx=vΔt
●v-t圖(3.1) 初速度:v0=-5 m∕s 在 t=2 時,v=0 折返點 。 在 t=4 時, 如圖面積和= 0 折返點 。 在 t=4 時, 如圖面積和= 0 回到原出發點。
●v-t圖(3.2) 整體而言,運動體最初向 負 方向運動,且速度漸 增 ; 至 t=2 s 時,速度=0, 折返 ,接著向 正 方向運動; 整體而言,運動體最初向 負 方向運動,且速度漸 增 ; 至 t=2 s 時,速度=0, 折返 ,接著向 正 方向運動; 在 t=4 s 時,通過 原出發點 。
總結:v-t圖 t 軸: 靜止 。 平行 t 軸直線: 等速運動 。 與 t 軸所圍成的面積= 位移(Δ x) 。
回1-3