二、 运动快慢的描述 速度
1 匀速直线运动的速度
物体在一条直线上运动，如果在相等的时间里位移都相等，这种运动叫做匀速直线运动。有不少运动可以近似地看作是匀速直线运动，例如，在一段时间内沿直线平稳行驶的飞机、火车，在一段直的传送带上运行的货物等。
不同的运动，快慢程度并不相同。我们常说飞机比火车运动得快，骑自行车比步行快。那么，怎样描述运动的快慢呢？
如图1-6所示，一辆货车做匀速直线运动，每秒内的位移是10 m ，它在 1 s内、2 s内、3 s内……的位移就是10 m、20 m、30 m……位移跟时间的比值 ，是个常量；另一辆小汽车也做匀速直线运动，每秒内的位移是20 m,那么，它在1 s内、2 s内、3 s内……的位移就是20 m、40 m、60 m……位移跟时间的比值 20 m∕s,也是个常量。比较一下这两个运动的位移跟时间的比值，比值大的，表示物体运动得快；比值小的，表示物体运动得慢。
物体的位移跟发生这一位移所用时间的比值，叫做物体的速度，用符号υ表示，它是表示运动快慢的物理量。用s表示位移，t表示发生这一位移所用的时间，那么
在国际单位制中，速度的单位是米每秒，符号是 。常用的单位还有千米每小时（ ）、厘米每秒（ ）等。
速度不但有大小，而且有方向，是个矢量。速度的大小在数值上等于单位时间内位移的大小，速度的方向跟物体运动的方向相同。在匀速直线运动中，速度的大小和方向都不变。
2 匀速直线运动的图像
物体运动的规律可以用公式表示，也可以用图像表示。常用的运动图像有位移图像（位移—时间图像）和速度图像（速度—时间图像）。用图像表示运动规律可以更直观、形象地表示出各物理量之间的变化关系，便于了解运动过程的特点。
位移图像 在平面直角坐标系中，用纵轴表示位移s，横轴表示时间t，根据上述货车和小汽车运动的数据，画出它们的位移图像如图1-7甲、乙所示。
甲 乙
图1-7 位移图像
从图1-7可以看出，匀速直线运动的位移图像是一条通过原点的直线，表示物体的位移s跟发生这段位移所用的时间t成正比，这正是我们初中学过的一次函数的图像。从图像中我们可以看出，甲和乙所表示的运动快慢是不一样的，图甲中直线的斜率小，表示货车运动得慢；图乙中直线的斜率大，表示小汽车运动得快。请同学们想一想，在位移图像中，直线的斜率表示了什么物理意义？
速度图像 匀速直线运动的速度是恒定的，不随时间而改变。如果我们在平面直角坐标系中用纵轴表示速度，用横轴表示时间，做出它们的速度图像（图1-8），可以看出，匀速直线运动的速度图像是与横轴平行的直线。两个物体的速度不一样，甲物体的速度为10 ，
乙物体的速度为20 。
3 变速直线运动的平均速度和瞬时速度
我们日常看到的运动，速度经常是不断变化的。例如，汽车刚开动时，速度越来越大；刹车时，速度越来越小，直至停下来，速度变为零。
物体在一条直线上运动，如果在相等的时间里位移不相等，这种运动就叫做变速直线运动。怎样描述变速直线运动的快慢呢？
在变速直线运动中，物体的位移跟发生这一位移所用时间的比值，叫做这段时间（或位移）内的平均速度，用符号 表示。
=
[例题] 有一位同学，骑自行车沿一段下坡路行驶（图1-9），经测量，他第1 s内行驶了2.5 m，第2 s内行驶了3.5 m，第3 s内行驶了4.5 m，第4 s内行驶了5.0 m，第5 s内行驶了5.5 m，他在前3 s内和后3 s内的平均速度各是多少？5 s内的平均速度是多少？
解：⑴前3 s内的平均速度
= =
⑵后3 s内的平均速度
= =
⑶5 s内的平均速度
= =
答：他在前3 s内的平均速度是3.5 ,后3 s内的平均速度是5.0 ，5 s内的平均速度是4.2 。
由上例可以看出，在变速直线运动中，所取的时间（或位移）不同，平均速度的大小是不同的，说物体的平均速度时，必须指明是哪一段时间（或位移）内的平均速度。
平均速度只能粗略地描述物体的运动，要比较精确地描述变速直线运动的快慢，就要用瞬时速度。
瞬时速度是运动物体经过某一时刻或某一位置时的速度。在上例中，自行车在5 s内的平均速度是4.2 ，这个速度只能粗略地描述5 s内运动的快慢。仔细研究一下，自行车在前3 s内的平均速度是3.5 ,后3 s内的平均速度是5.0 ,由此可以判断出后3 s内比前3 s内运动得快。也就是说，用3 s内的平均速度比用5 s内的平均速度对运动的描述要更精细一些。如果我们取1s为计算平均速度的单位，我们还可以知道第5 s内的平均速度最大（5.5 ），这样对运动的描述就更精细了。进一步推论，但时间取得越小时，其平均速度值就越精细地描述出物体运动的快慢。那么，当时间取得极小时，其平均速度就近似地等于某一时刻的瞬时速度了。
瞬时速度可以用实验的方法来测量。
演示实验 瞬时速度的测量
测滑块通过气垫导轨上某一点A的瞬时速度，实验装置如图1-10所示。在倾斜的气垫导轨上的A点安装一个光电门，光电门与电子计时器（数字毫秒计）相连。当打开气泵时，由于滑块与导轨之间形成一层气垫，大大减少了滑块与导轨之间的摩擦力，滑块就会沿导轨向下滑动。给滑块装上一个已知宽度为 1 cm的挡光条，当滑块经过光电门，挡光条开始挡住光信号时，电子计时器开始计时；挡光条离开光电门时，电子计时器停止计时。这时，电子计时器显示的是挡光条经过光电门时的挡光时间。由于挡光条经过光电门时的位移只有 1 cm，所用时间也很短，测出的速度就可以认为是滑块经过A点时的瞬时速度了。
在实际生活中，我们经常需要知道物体的瞬时速度，如汽车在某些路段上的限制速度，飞机离地时的起飞速度等。瞬时速度可以用专用仪表测出来，飞机、火车、汽车驾驶台上都装有速度计，以便驾驶员可以随时了解运动的快慢。如图1-11所示的汽车速度计上所指示的数值就是该时刻车辆的瞬时速度。当车辆的速度改变时，速度计的数值也随着改变。同学们乘坐汽车时，不妨看看驾驶台上的速度计，观察一下汽车在启动、加速、减速及刹车时，速度计示数的变化。
为了保证交通安全，在公路上某些路段要设置限速标志，以限制汽车的最高瞬时速度。图1-11所示的标志牌表示汽车的瞬时速度不得超过40 。
速度计 限速标志牌
图1-11
练习二
⑴ 是交通运输中常用的速度单位。36 合多少 ？20 合多少 ？ 与 相比,哪一个是较大的单位？
⑵子弹以900 的速度从枪口射出，这里指的是平均速度还是瞬时速度？一辆汽车在公路上行驶，有时快，有时慢，2 min行驶了1.8 km，汽车的行驶速度是54 ,这里是指什么速度？
⑶一块石头从斜坡上滑下，用了3 s，它在第1 s内的位移是1 m，在第2 s内的位移是3 m，在第3 s内的位移是5 m。求它在最初2 s内、最后2 s内以及全部运动时间内的平均速度。
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