🚀 物理

🏎️速度与运动

谁更快?一个公式、一张图,把运动讲得明明白白。

猎豹和高铁谁更快?看比什么:论起步,猎豹两三秒就能冲到时速 60 千米;论续航,猎豹冲刺几十秒就得休息,高铁却能以 300 km/h 跑上一整天。要公平地比快慢,需要一把统一的尺子。

速度 = 路程 ÷ 时间

速度 = 路程 ÷ 时间,也就是每单位时间走多远。

常用单位有两套:汽车仪表用千米/小时(km/h),物理实验爱用米/秒(m/s)。换算的关键是 1 小时 = 3600 秒、1 千米 = 1000 米,合起来就是:

72÷3.6=2072 \div 3.6 = 20

即 72 km/h = 20 m/s。口诀:km/h 换 m/s,除以 3.6;反过来乘 3.6。

单位先对齐

路程用米、时间用秒,算出来的才是 m/s。动笔相除之前先确认单位一致——多数速度错误其实是单位错误。

路程-时间图:一眼读出快慢

横轴是时间,纵轴是路程,运动就变成了一条线:

  • 线越,速度越快;
  • 水平线段:时间在走、路程不动——停下来了;
  • 的线段:正在往回走。

陡与缓正是斜率——你在直线方程里已经见过它。

互动演示赛跑模拟器
AB0 m100 m用时: 0.0 s

s = v·t → A: 6×0.0 = 0.0 m · B: 4×0.0 = 0.0 m

派两位选手上场,调整各自的速度,看图线变陡或变缓。谁能抢先撞线,图上一目了然。

平均速度与瞬时速度

一段旅程藏着两种「速度」。全程 120 千米开了 3 小时,平均速度是 120÷3=40120 \div 3 = 40 km/h;但这一路你时而堵到 0,时而开到 100——速度计上跳动的读数是瞬时速度。

平均速度不是速度的平均数

平均速度 = 总路程 ÷ 总时间,不是把几段速度加起来除以段数。前 1 小时跑 60 km(60 km/h),后 2 小时又跑 60 km(30 km/h),平均速度是 1203=40\dfrac{120}{3} = 40 km/h,而不是 60+302=45\dfrac{60+30}{2} = 45

例题:百米冲刺

一位同学跑完 100 米用了 12.5 秒,他的平均速度是多少?

  1. 求速度:100÷12.5=8100 \div 12.5 = 8,即 8 m/s;
  2. 换算单位:8×3.6=28.88 \times 3.6 = 28.8,即 28.8 km/h。

世界男子顶尖选手的百米平均速度能超过 10 m/s;对同学来说,8 m/s 已经相当出色。

动手检验

随堂小测

  1. 1. 36 km/h 等于多少 m/s?

  2. 2. 路程-时间图上出现一段水平线,说明选手正在?

  3. 3. 甲跑 100 米用 12.5 秒,乙跑 400 米用 50 秒,谁更快?