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数学 · 运动图

读懂速度-时间图

水平线在一种图上是静止,到这里又成了别的意思。

在速度-时间图上,梯度就是加速度。零以上的水平线表示匀速,往下走的线表示物体在减速。

这一课接在读路程-时间图之后,属于SPM数学运动图像一章。

怎样读出加速度?

在笔直的一段上取两点。用速度的变化除以时间的变化。

加速度 = (速度₂ − 速度₁) ÷ (时间₂ − 时间₁)。单位是速度单位除以时间单位,所以m/s除以s得m/s²。

例子:摩托车过路口

图的速度单位是m/s,时间单位是秒,点是(0, 0)、(8, 16)、(20, 16)和(24, 4)。

阶段 点 读法
A (0, 0)到(8, 16) 加速
B (8, 16)到(20, 16) 匀速
C (20, 16)到(24, 4) 减速

阶段A。 加速度 = (16 − 0) ÷ (8 − 0) = 2 m/s²。

阶段B。 速度没有变,所以加速度是0。摩托车以16 m/s行驶。

阶段C。 速度变化 = 4 − 16 = −12,用了4秒,所以梯度是−3 m/s²。减速度是3 m/s²。

会丢分的错误

常见的失误,是沿用路程-时间图的规则,把阶段B的水平线说成“静止”。在速度-时间图上,线的高度就是速度。高度16,就是以16 m/s在走。

路程-时间图 速度-时间图
纵轴 路程 速度
高于0的水平线 静止 匀速
梯度 速度 加速度
静止 水平线 落在时间轴上的线

读图之前,先说出纵轴量的是什么。

自我检测

速度-时间图的点是(0, 5)、(6, 35)、(10, 35)和(14, 0),速度的单位是m/s,时间的单位是秒。求第一段的加速度、第二段的速度和最后一段的减速度。

Answer

第一段:(35 − 5) ÷ (6 − 0) = 30 ÷ 6 = 5 m/s²。

第二段:线在35处是水平的,所以速度固定为35 m/s。

最后一段:(0 − 35) ÷ (14 − 10) = −35 ÷ 4 = −8.75。减速度是8.75 m/s²。

接下来学什么?

同一幅图线下的面积就是路程。继续学从速度-时间图算路程。在运动图像探索器 (英文)里改变一段行程并比较两种图,再把错误记进错题记录与试卷错误复盘。

如果想让老师检查你的读图,可以了解线上一对一数学补习。

常见问题

速度-时间图的梯度代表什么?

代表加速度,也就是每单位时间里速度的变化。速度用m/s、时间用秒时,单位是m/s²。梯度是负数,表示速度在下降。

速度-时间图上的水平线是什么意思?

速度固定,物体在匀速前进,并没有停下来。只有线落在时间轴上、速度为0时,物体才是静止的。

减速和负加速度有什么不同?

它们说的是同一件事:速度在下降。SPM作答时,写出梯度的大小和单位,并说明是减速,或依题目的要求保留负号。

速度-时间图的线可以在时间轴下面吗?

在这一章,速度线一般不会落到时间轴下面。不过还是要依题目给的刻度,先看清这个轴代表什么。

如果你总把路程-时间图的规则搬到速度-时间图上,一对一数学课可以让老师先问你纵轴是什么,养成先看纵轴的习惯。

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