运动图形 · 中四
运动图形上的斜率是什么意思?
斜率是线的陡峭程度,在运动图形上,陡峭总是代表一个变化率,但代表哪种率取决于图:距离–时间图上是速率,速率–时间图上是加速度。
斜率是变化率
斜率是纵向变化除以横向变化。在运动图形上,纵轴是距离或速率,横轴是时间,所以斜率表示每单位时间的变化,也就是一个率。
这正是为什么线越陡,率总是越快。
陡度相同,意义不同
在距离–时间图上,斜率是距离 ÷ 时间,即速率。在速率–时间图上,斜率是速率 ÷ 时间,即加速度。
所以在说出斜率代表什么之前,必须先知道看的是哪张图:水平线在距离–时间图上表示静止,在速率–时间图上却表示匀速。
常见误区
很多学生读斜率的数字却不看单位,便以为陡线永远表示“快”。含义完全来自坐标轴:同样一条陡线,在一张图上表示速率大,在另一张图上表示加速度大。
负斜率表示在减小,在距离–时间图上是返回,在速率–时间图上是减速,而不是负的速率。
资料来源:DSKP KSSM Mathematics Form 4 and 5 (Versi English)
常见问题
运动图上某一段的斜率(梯度)到底怎么算?
在那段直线上取两个清楚的点,用纵轴数值的变化量除以横轴数值的变化量(即“上升量除以水平量”),并配上各自轴上标示的单位。在距离-时间图上,这样算出的是速度,单位如 m/s;在速度-时间图上,算出来的则是加速度,单位如 m/s²。
为什么同一个“梯度”在一种图上表示速度,在另一种图上却表示加速度?
梯度衡量的始终是纵轴的量随时间变化的快慢,但两种图的纵轴代表的量不同,距离-时间图的纵轴是距离,速度-时间图的纵轴是速度。因为速度是距离随时间变化的速率,加速度是速度随时间变化的速率,所以梯度自然就代表与该图相匹配的那个速率。
处理运动图上的梯度时,常见的错误是什么?
常见错误是把负梯度直接理解成“负的速度”,但它实际的含义是:在速度-时间图上表示物体正在减速,在距离-时间图上则表示物体正往回移动、靠近起点。作答时应该结合图的类型说明负号的实际意义,而不是只留一个负数当作最终答案。