初中科学 速度与速率
速率是路程除以时间,只表示运动有多快。
速度是加上方向的矢量:100 km/h 是速率,向北 100 km/h 才是速度。
在速率-时间图中,曲线下方的面积是路程,水平线表示匀速运动。
改时间,汽车速率与 v-t 图面积的关系会对上。
什么是速率?
只写下有多快、拿掉方向,就会把朝相反方向同样快的两种运动当成同一种。路程除以时间得到速率;再加上方向,才是速度这个矢量。速率-时间图里,线下面的面积等于路程,横着的平线表示速率不变。没有方向的句子按速率读,有方向的按速度读,才不会把往返后的快慢和位移混在一起。
🚗 直觉 — 汽车的快慢
①相同时间内走得更远的车更快
②“运动得多快”用数字表示就是速率
③速率 = 移动距离 ÷ 用时
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汽车沿路行驶,由距离与时间计算速率的可视化路上每隔 50 m 有刻度,从 0 m 到 300 m,汽车按所选时间(0 秒到 10 秒)落在前方刻度上。上方写着时间、距离和速率(m/s);时间大于 0 时,从起点到车的蓝线标出距离。同一时间的速率-时间图上,速率轴从 0 到 40,绿色水平线固定在 30 m/s。到当前时刻,线下面被涂上,中间有面积 = 距离,该时刻标着虚线和点。改时间时,车的位置和涂色矩形宽度一起变。
读懂速率-时间图象
容易把速率和速度当成同一个词,可是速率是只有大小的标量,速度是带方向的矢量。出去再回到原地,走过的路可以还在,位移却接近 0,平均速度会变小。平均速率用路程除以时间,平均速度用位移除以时间。不先分清图或句子里有没有方向,会把位移 0 的往返连速率也写成 0。
📊 图象隐含意义
①v-t图水平线 = 匀速运动
②图象下方的面积 = 移动距离
③斜率 = 加速度(匀速时斜率为0)
④此图水平线是 30 m/s
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速率-时间图象通过面积展示随时间的移动距离速率 vs 速度
🧭 速率与速度的差异
①速率(speed): 仅有大小(标量)
②速度(velocity): 大小+方向(矢量)
③100km/h 是速率, 向北 100km/h 是速度
总结
单位换算
1 m/s = 3.6 km/h
乘以 3.6
🎯 考试要点
①速率 = 距离 ÷ 时间, 单位 m/s
②v-t 图面积 = 移动距离
③速率是标量、速度是矢量
④匀速运动: v-t 图为水平线
⑤km/h → m/s: ÷3.6
例题与单元测验
例题 1
一辆汽车以恒定速率在20秒内行驶100 m。这辆车的速率是多少m/s?
2速率 = 100 m ÷ 20 s = 5 m/s。
▸ 5 m/s(100 ÷ 20 = 5)
相同时间内走得越远,速率越大。
例题 2
速率72 km/h等于多少m/s?这个值是速率还是速度?要变成速度需要加上什么?
1由于 1 m/s = 3.6 km/h,把km/h换成m/s要除以3.6: 72 ÷ 3.6 = 20 m/s。
2像72 km/h这样只有大小是速率(标量);加上方向,如“向北20 m/s”,就成为速度(矢量)。
▸ 20 m/s(72 ÷ 3.6)/ 没有方向是速率,加上方向是速度
速率只表示大小,速度则同时表示大小和方向。
单元测验
关于速率和速度的说法,正确的是?
①速率 = 所用时间 ÷ 移动距离
②在速率-时间图中,图线下方的面积表示移动距离
③速度只有大小没有方向
④1 m/s比3.6 km/h快
⑤匀速运动在速率-时间图中是一条倾斜的直线
▸ ② 在速率-时间图中,图线下方的面积表示移动距离
1速率 = 距离 ÷ 时间(①错),速度是兼有大小和方向的矢量(③错)。
21 m/s = 3.6 km/h,快慢相同(④错),匀速运动在v-t图中是水平线(⑤错)。v-t图下方的面积是移动距离(②对)。