运动图形 · 中四
为什么速率–时间图下的面积就是距离?
因为距离 = 速率 × 时间,而在速率–时间图上,这个乘积恰好等于线与时间轴之间的面积,所以量出面积就得到所行距离。
距离 = 速率 × 时间
对于匀速,距离是速率乘以时间。在速率–时间图上,若一条水平线在 20 m/s 保持 5 s,这个速率和这段时间就是一个长方形的两条边,其面积(20 × 5 = 100)就是以米为单位的距离。
把两条轴相乘,正是在求面积。
速率变化时为何仍成立
当线因速率改变而倾斜时,那块区域变成三角形或梯形,而不是长方形,但“速率乘时间”这个道理照样成立,面积仍等于距离。正因如此,多阶段图下的区域可以看成若干三角形和长方形,它们的面积加起来就是总距离。
只要纵轴是速率、横轴是时间,面积的单位就是距离。
学生容易出错的地方
很多人试图求距离–时间图下的面积,但那毫无意义,只有当坐标轴是速率和时间时,面积才化为距离。此外,面积给出的是所行的总距离,而不是最终位置;速率–时间图本身并不告诉你物体是否折返。
资料来源:DSKP KSSM Mathematics Form 4 and 5 (Versi English)
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常见问题
为什么速度-时间图下方的面积代表所走的距离?
因为距离 = 速度 × 时间,而在速度-时间图中,速度是每一段的高,时间是底。用高乘以底正是求面积的方法,所以把图线下方各个图形的面积加起来,就得到总距离。
即使速度不断变化,这个方法依然成立。
当速度-时间图有好几段直线时,该怎样求总距离?
把图形拆成简单的形状,三角形、长方形、梯形,针对每一段用正确的公式求出面积,再把所有面积加起来。整个图线下方的总面积就等于整段行程所走的总距离。
为什么不能直接用斜率公式从速度-时间图求距离?
速度-时间图的斜率给出的是加速度,不是距离,这是考试中常见的混淆点。距离要从图线下方的面积求得,而斜率(速度变化 ÷ 时间变化)属于距离-时间图,用来求速度。
把两种图搞混会白白丢失容易拿到的分数。