高中物理 匀速直线运动

速度恒定的运动

使用 s = vt 之前，先要确认速度是否恒定，也就是加速度是否为 0。合力为 0 时，由牛顿第一定律，物体就做这种运动，每段相同的时间里位置增加相同的距离。v-t 图像是水平线时，线下长方形的面积 v × t 正好等于位移，所以这一章把公式和面积放在一起看。如果速度中途改变，用一个 v 乘以 t 的公式就不再成立。

物体的运动

运动图中，在标有 0 到 100 m 刻度的水平线上放着一个绿色圆，它的位置是由滑块选定的速度和时间算出的 s = vt。从起点到圆之间，每秒所在的位置用浅色点标出，各点间隔都等于 v，这正是匀速的含义。橙色箭头表示速度的方向和大小，最下面一行写着 s = v × t 的计算。v-t 图中，同样速度高度的水平线下方的长方形被涂上颜色，它的面积读作位移。两幅图使用同样的速度和时间，改变滑块时，点、圆、箭头和长方形都会按新值重画。

v-t 图像与位移

下面的滑块与上一步是同样的速度和时间。在这里改变，运动图和 v-t 面积也会一起变化。

常见的错误是把往返的平均速率写成两个速率的算术平均。去程和回程速率不同时，慢的一程用时更长，所以平均速率是总路程除以总时间，比算术平均小。速度中途改变的运动，不能用 s = vt 中的一个 v 去乘 t。稳妥的顺序是分段求出路程和时间，最后再相除。

例题

求距离之前，先看速度是否恒定。恒定时用 s = vt；问火车完全驶出隧道要多久时，把移动距离取为隧道长与火车长之和，再用 t = s/v 求。因为火车尾部也要离开隧道，所以要多走一个车身长。只有速率恒定时，才能直接用距离除以速率得到时间。

小结

在这里掌握 a = 0、恒定的 v、s = vt、水平的 v-t 图像及其下方面积，下一章学习匀加速直线运动时，就有了比较速度改变后哪些地方不同的基准。x-t 图像是直线、斜率等于速度，这一点也与有了加速度后图像怎样弯曲相对应。从水平 v-t 图像下的长方形面积出发，就能自然过渡到读倾斜图像下梯形的面积。