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SPM 数学:如何掌握运动图形
关键在于知道每种图上斜率和面积代表什么:在距离-时间图上斜率是速率,而在速率-时间图上斜率是加速度、面积是距离。
两种图,两种含义
距离-时间图和速率-时间图看起来相似,却表达不同的意思,把它们混淆是这里的头号错误。在距离-时间图上,斜率是速率,水平线表示静止;在速率-时间图上,斜率是加速度,线下的面积是所走的距离。
在计算任何东西之前,先标明你在读哪种图。
面积就是拆成图形
要从速率-时间图求距离,把面积分成三角形和梯形再相加,这正是细心运算拿满分之处。注意单位:如果速率是米每秒、时间是秒,距离就是米。
把你要相加的图形快速勾画一下,可以避免漏掉某一段。
在信任数字之前先检查坐标轴
计算之前,先弄清楚每条轴到底在量什么。距离可能以米或千米给出,时间可能以秒、分钟或小时给出,即使公式和方法完全正确,把单位搞混也是最常见的失分原因之一。
如果题目给出的速度是km/h,但要求以m/s作答,就必须先换算单位,再进行斜率或面积的计算,而不是事后才换算。还要检查图形实际是从哪里开始的:很多题目中的物体在图形一开始就已经在运动,而不是从静止状态出发,或者横轴并非从零开始,忽略这一点会让从图中读出的每个数值都出错。
至于SPM考题中偶尔出现的弯曲部分,记住几乎总是只要求用文字描述运动情况,以变化的速率加速,或以变化的速率减速,而不是计算精确的数值,因为从曲线中求出精确的斜率或面积超出了这个程度的要求。
第二卷的常见题型
大多数第二卷的运动图题目描述的是多阶段旅程:车辆先加速几秒,接着以固定速度行驶一段时间,然后减速停下,而题目通常只给出部分数据。常见的要求包括补上图中缺失的数值、计算某一阶段的速度或加速度、求整段旅程的总距离,或求整体的平均速度。
一个实用的做法是拿到题目就在图上给每个阶段编号,阶段一、阶段二、阶段三,并写下每一阶段已知的和要求的量。这样一来,一道令人却步的多部分题目就变成三四个熟悉的小计算。
图形通常按格线比例绘制,即使有数值缺失,把算出的答案和图上的样子对照一下,也能在继续作答前快速发现错误。
常见问题
距离-时间图和速度-时间图有什么区别?
距离-时间图显示物体在每个时刻已经移动了多远,其斜率代表速度。速度-时间图显示物体在每个时刻的移动速度,其斜率代表加速度,而图形下方的面积则代表所走过的距离。
如何从速度-时间图求出所走过的距离?
找出图中两个时间点之间、图形下方区域的面积。把这个区域拆成简单的形状,最常见的是长方形和三角形,分别算出各自的面积,再加总起来。
为什么平均速度不等于图中所示速度的平均值?
平均速度的定义是整段旅程的总距离除以总时间,而不是各阶段速度的算术平均值。如果旅程在不同速度上花费的时间并不相等,直接把速度值取平均会得到错误答案,必须先分别算出总距离和总时间。