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初中三年级 (14-15岁)

初中科学 速度与速率

速率是物体通过的路程除以所用的时间,只表示物体运动得有多快。 速度是在快慢之外再加上方向的量,所以每小时100 km是速率,向北每小时100 km是速度。 在速率-时间图像中,图线下方的面积就是通过的路程,水平的直线表示速率不变的匀速运动。 下图中的汽车以每秒30 m的速度行驶,改变时间,汽车走过的路程和图像上涂色的面积会一起增大。

什么是速率

如果只写出快慢而不写方向,就分不清以同样快慢朝相反方向运动的两个物体。所以要把只看大小的“速率”和连方向一起看的“速度”分开使用。速率等于路程除以所用时间,速度则是在这个大小上加上方向的矢量。汽车仪表盘显示的是没有方向的速率;天气预报说“西北风,风速每秒5 m”,说的则是带方向的速度。

🚗 相同时间走得越远越快
①相同时间内,走得越远的物体越快
②走相同的路程,用时越短的物体也越快
③为了用一个数比较这两种情况,就求出在1秒或1小时这样相同的时间里走过的路程,这就是速率
④速率 = 路程 ÷ 时间

上图的道路上从0 m到300 m每隔50 m有一个刻度,汽车以每秒30 m从左向右行驶。时间每增加1秒,汽车走过的距离比一个刻度(50 m)稍短;到10秒时,汽车到达300 m刻度。蓝色箭头表示从起点到汽车的路程,左上方写着时间和路程,右上方写着用路程除以时间得到的速率。无论时间怎样变,速率始终是30 m/s,因为这辆车在做匀速运动。

5秒

读速率-时间图像

速率和速度很容易被当成一个词,但在往返运动中两者差别很大。从家走到1 km外的商店再回来,共用20分钟,走过的路程是2 km,平均速率是每小时6 km。可是又回到了出发点,位置的变化(位移)是0,用位移除以时间得到的平均速度也是0。平均速度为0并不代表一直没动,记住这一点就不会把两个概念弄混。

📊 面积就是路程
①在速率-时间图像中,水平的直线表示速率不变的匀速运动
②图线下方的面积等于速率 × 时间,也就是路程
③这幅图像的直线在30 m/s处,涂到5秒的长方形面积是30 × 5 = 150 m
④在上图中,同样到5秒时,汽车也正好在150 m刻度处

速率和速度

🧭 有没有方向
①速率只有大小(标量),表示运动有多快
②速度既有大小又有方向(矢量),表示朝哪个方向运动、有多快
③每小时100 km是速率,向北每小时100 km是速度
④以不变的速率做圆周运动的物体,方向时刻在变,所以速度也时刻在变

小结

速率的计算式
v = dt
单位用m/s或km/h
单位换算
1 m/s = 3.6 km/h
1小时是3600秒,1 km是1000 m,所以把m/s乘以3.6就得到km/h
🎯 常考要点
①速率 = 路程 ÷ 时间,单位是m/s或km/h
②速率-时间图像中,图线下方的面积等于路程
③速率是只有大小的标量,速度是既有大小又有方向的矢量
④匀速运动在速率-时间图像中是一条水平直线
⑤km/h换成m/s要除以3.6,m/s换成km/h要乘以3.6

例题与单元测试

例题 1
一辆汽车以不变的速率行驶100 m用了20 s。这辆汽车的速率是多少m/s?
1
速率等于路程除以所用的时间。
2
100 m ÷ 20 s = 5 m/s。
▸ 5 m/s
也就是每秒走5 m。上图中的汽车(30 m/s)比它快6倍。
例题 2
72 km/h等于多少m/s?这个数值是速率还是速度?要加上什么才能成为速度?
1
1 m/s = 3.6 km/h,所以把km/h换成m/s要除以3.6。72 ÷ 3.6 = 20,即20 m/s。
2
像72 km/h这样只有大小的是速率;加上方向,比如“向北20 m/s”,就成了速度。
▸ 20 m/s;没有方向,所以是速率,加上方向就成为速度
高速公路限速100 km/h约等于28 m/s,相当于每秒行驶28 m左右。
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)。
2
1 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)。

最后更新

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