我們先來看看。人民教育出版社高中物理必修課1第一章第三節“位置變化速度的描述——速度”給出了平均速度的定義:
也就是說,速度定義為位移與時間的比率。他還說,“平均速度描述了物體在一段時間內運動的平均速度和方向。”也就是說,平均速度只能粗略地描述運動的速度。
平均速度真的可以粗略地描述物體移動的速度嗎?
有時有效,有時無效!
對于單方向的直線運動,平均速度可以粗略地描述物體在一段時間內運動的快慢。
對于直線運動或有往返運動的曲線運動,平均速度是否可以用來粗略地描述物體在一段時間內的運動速度?
看下面的例子:
“一個人沿著斜坡騎自行車留學之路,從坡底到坡頂,再從坡頂到坡底來回。據了解,上坡平均速度為4m /s,下坡的平均速度是6m/s。”
根據平均速度的定義,由于一圈的位移為零,所以平均速度也為零。
然而,這個“零”是什么意思呢?
是否可以說它是對騎行者在往返過程中的運動速度的粗略描述?
不合理。也不能接受啊!
它只是應用定義來制作“游戲”。
如果你想做這種定義明確的游戲就去做吧。這里我們不深究,也不是本文的重點。
我們再看一下。人民教育出版社《高中物理必修課二》第六章第一節“圓周運動”中給出了線速度的定義:
即,線速度由弧長與時間之比定義。事實上,線速度也有平均值和瞬時值。高中水平,僅涉及
非常非常小時,
瞬時線速度(通常稱為線速度)。
那么線速度的方向呢?
書中寫道:“線速度的方向是物體做圓周運動時點的切線方向”——這是生活強加的!
這種修修補補的概念讓物理學有些難以忍受。
我們不用擔心這個。
讓我們回到平均線速度。平均線速度可以粗略地描述物體在圓周上運動的速度。平均線速度不是一般意義上的平均速度的大小,而是平均速度的概念。即平均速度用來粗略地描述一段時間內圓周運動的速度。
由此看來,對于直線運動或者有來回運動的曲線運動,平均速度難道不能粗略地描述運動的快慢嗎?
不完全是。
如果我們事先不知道物體的運動路徑,只有一定的起始和結束位置(即一定的位移)高中物理平均速度怎么求,我們可以(也只能)用平均速度來粗略地描述物體的速度。物體在這個位移范圍內的運動,甚至可以用平均速度方向來粗略地描述物體在這個位移范圍內的運動方向。
請看下面的例子:
如圖1所示,B地點發生火災,A地點消防隊同時出動A、B兩輛消防車前往B地點滅火。如果從A地點到B地點沒有固定道路可通B(或者有多條路徑可供選擇),兩輛車的駕駛員由于某種原因,選擇了不同的路線到達B點(如圖1虛線曲線所示)。 A 車經過較長距離后,與 B 車同時到達地點 B。誰更快?從位置變化的速度來看,A車和B車平均速度一樣快,因為此時的目的地是B點。雖然A車實際上行駛的距離更長,但從位置變化來看(這可以準確體現滅火的時效性) ),你不快,也就是運動的快慢可以用此時的平均速度來大致描述。平均速度的方向是從A到B。粗略地說,這也是車輛運動的方向,即車輛從A運動到B。
由于這種情況下運動路徑的不確定性,只有確定的起始位置和結束位置。我們只能描述從A到B整個過程的速度和方向,而不能(也不需要)描述中間某段時間的速度。健康)狀況。
但如果從A到B只有一條路,則運動路線軌跡確定(如圖2虛線所示),
路線上的每個點都是移動的必經點。兩輛車A和B同時沿路線出發。當A車到達B點時,B車在途中剛剛到達C點。顯然,B車排量大,平均速度高,但是能說B車移動得快嗎?不能!否則就是不合理的。他們已經到了高中物理平均速度怎么求,而你還在路上!此時應采用平均速率
(距離與時間的比值)粗略地描述物體在一段時間內的運動速度。顯然A車的平均速度很大,我們說A車移動得快。
也正是因為運動的軌跡是確定的,物體的位置也是確定和已知的,所以我們不能籠統地說:“平均速度的方向就是物體運動的方向”,我們只能說: “瞬時速度的方向就是物體運動的方向。”
綜上所述,要準確描述物體在某一時刻運動的速度和方向,采用瞬時速度;粗略地描述物體在一定時間內運動的快慢,有時用平均速度,有時用平均速度。關鍵要看物體是否有明確的、已知的運動路線。