位移和速度

研究变速直线运动，首先要研究物体位置的变动和位置变动快慢的规律。比较下面两个问题有什么不同：

  1. 某人由 A 处出发，沿直线运动 1km，问他将到达哪里（图 2-1）？

  2. 某旅游车由上海出发到达距离上海正西方 92km 的地点，试利用地图（图

    2-2），找出这个地点的名字。

由此可见，描述物体位置变动，只指明变动的距离，不指明方向就不能确定运动物体变动后的位置。

位移就是用来描述运动物体位置变动的物理量。位移的大小表示物体运动起点与终点间的距离，位移的方向就是物体运动起点指向终点的方向。这种既有大小又有方向的物理量叫做矢量。位移和其他矢量一样可以用带箭头的线段形象地表示出来。线段的长度表示矢量的大小，箭头所指的方向就是矢量的方向。如图 2-3 所示的位移，大小为 4km，方向正东。

像长度、时间等，只有大小，没有方向的物理量叫做标量。

路程是标量，它是物体实际经过的路径的长度。路程不一定等于位移的大小，只有在运动方向不变的直线运动中，路程才与位移的大小相等。

严格说来，速度是描述物体位置变动快慢的物理量。因此，速度等于位移与发生这一位移所用时间的比，即

υ = s ，

t

式中 s 表示位移，t 表示时间。速度也是矢量，它既有大小又有方向。在直线运动中速度的方向就是物体位移的方向。

运用上述公式可以算出匀速直线运动的速度。如果用路程除以相应的时间，只能算出匀速直线运动的速度大小（速率），不能确定速度的方向。

作变速直线运动的物体，在相等的时间内位移不一定相等，因此没有恒定的速度。怎样描述作变速直线运动物体位置变动的快慢情况呢？假设在公路上作变速直线运动的长途汽车 30min 内的位移为 20km。

如果把长途汽车在这段时间内的运动当作匀速直线运动，于是，汽车的速度

υ = = t

20000 m / s = 11.1m / s。

1800

这个速度就可以用来描述长途汽车在这段时间内位置变动快慢的大致情况。

我们把变速直线运动中物体的位移与发生这段位移所用时间的比叫做物体在这段时间内或这段位移中的平均速度，即

υ = s ，

t

式中 s 表示位移，t 表示时间，v 表示平均速度。