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第3节 运动快慢的描述速度还记得有一部美国电影speed速度,中国上映时译作生死时速,故事惊心动魄,充分展示了速度的魅力。上一节学了时间和位移的概念,当时就说是为速度的概念准备的,其实速度就是位移与时间的比值。用公式表示为式中v表示速度,是用的英文velocity的第一个字母,x表示位置坐标的变化量,其实就是位移,t表示时间的变化量,其实就是发生这段位移所用的时间。概括的说,速度是一段时间发生的位移与这段时间的比值。在国际单位制中,位移单位是米,时间单位是秒,所以速度单位是米/.秒,读作米每秒,用字母表示为m/s,在实际生活中,也常用千米每时(km/h)来表示,亦即所谓时速,这不是国际单位制的单位,在计算时要转化为国际单位,转化式为1m/s=3.6km/h。有时一些司机说速度是多少“迈”,这是不正确的,“迈”应该指的是英里,比千米大多了。在航天领域,也用千米每秒作为速度单位。位移是矢量,时间是标量,一般来说,矢量和标量进行乘除计算,结果是矢量,矢量的方向就是结果矢量的方向,所以速度是矢量,其方向是位移的方向。速度可分为平均速度和瞬时速度,在匀速直线运动中,这两个物理量是相等的,在变速运动或曲线运动中,由于速度的大小或方向是在随时间不断变化的,就需要区分开来。前面所说速度的定义指的是平均速度,即发生所说位移的这段时间的平均速度,如果这段时间的大小变小,知道变得无限接近于零,或者说成为一个时刻,那么这个平均速度就成为瞬时速度。这是一个极限概念,如果现在不能理解,等到数学里面学到极限时就会理解了。平时我们说的速度一般是瞬时速度,如果说平均速度,应该加上“平均”二字。也就是说,平均速度对应的是一段时间,可以说某段时间的平均速度:瞬时速度指某时刻的速度,应说明是哪个时刻的速度。在曲线运动中,瞬时速度的方向是时刻变化的,某时刻的瞬时速度的方向,一般是曲线的切线方向。瞬时速度的大小称为瞬时速率,简称速率,速率是标量,是表示物体运动快慢的,而速度除了表示运动的快慢外,还表示运动的方向。不过,平均速率并不是平均速度的大小,平均速率是路程与通过这段路程所用时间的比值。这里还用短跑比赛说明,100米比赛,如果成绩是10秒,平均速度大小10米/秒,平均速率也是10米/秒。200米比赛,如果成绩是20秒,平均速度大小67米/秒,平均速率也是10米/秒。400米比赛,如果成绩是40秒,平均速度大小0米/秒,平均速率也是10米/秒。这里可以看出,比赛比的是平均速率,而不是速度。速度是矢量,所以求速度的题目除计算速度大小外,还要标明速度的方向,方向可用如北偏东32度,或与某已知方向夹角表示。如果题目问速度的大小、速度多大,或者速度的大小是零,则不必管方向。速度是表示物体运动快慢的唯一物理量,不同的物体有不同的速度,如我国高速公路限速120km/h,高速铁路300km/h,近地卫星速度7.9km/s,声音在空气中的传播速度约为340m/s。最高的速度是真空中的光速,为299792458m/s,这是物体速度的极限,什么物体速度都不能大于这个数值。在实际生活和工作中,速度这个词被广泛应用,如经济发展速度,科技进步速度,有时会把速率叫成速度,但是在物理中速度就是物体运动的速度,是有大小和方向的矢量,这点一定要搞清楚。再有,分清平均速度与瞬时速度,平均速率和瞬时速率,弄清它们之间的关系,对以后的学习会有帮助。速度有时意味着时间和生命的节约,我国花大价钱建设高速公路和高速铁路,就是为提高工作效率,减少人们花在道路上的时间。速度有时会决定战争的胜负,大明王朝之所以败给一个游牧民族,主要是因为速度方面的劣势。最后,祝愿我们国家的经济发展保持高速度,同学们的学习进步获得高速度,升学就业也是高速度。终点400米起点100米起点200米起点200米位移120130米
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