瞬时速度

平均速度只能描述作变速直线运动物体在某一段时间内位置变动快慢的大致情况,怎样才能测定运动物体在某一时刻的速度呢?

运动物体在某一时刻或某一位置运动的快慢用瞬时速度来描述。如果一辆汽车在作变速直线运动过程中经过某一位置时的瞬时速度为36km/h,这就是说,这辆汽车经过这点时运动的快慢与一辆以 36km/h 速度作匀速直线运动的汽车运动的快慢一样。驾驶员坐位前的仪表面板上装有速度计(图 2-6)。速度计上指针的位置随车速的变化而改变。如果速度计的读数为 40km/h,表明这时汽车的瞬时速度的大小为 40km/h。

瞬时速度简称速度。平时我们所说的子弹出膛速度、跳伞运动员的着地速度、喷气式飞机的着陆速度[图 2-7(a)、(b)]等等都是指瞬时速度。

由于变速直线运动的速度是随着时间不断变化的,有时变化比较复杂,下面我们就来研究最简单的变速直线运动。

【练习 2.2】

某人用实验方法测得小车从斜面上端向下运动过程中的一系列瞬时速度的数据,如下表所示。你能根据这些数据在图 2-8 中作出 v-t 图象吗?

时间t ( s )

0

0.20

0.40

0.60 0.80

1.00

速度v ( m/s )

0.20

0.39

0.60

0.82 1.00

1.20

解从图象中可以看出,小车在斜面上的运动速度与时间的关系是一条直线。这表明小车速度的变化是均匀的。并从图象中可以读出:

  1. 小车的速度在时间 0~0.8s 内由 m/s 增大到 m/s。

  2. 小车每经过 0.4s,速度增大 m/s;每经过 0.2s,速度增大 m/s;每经过

    0.1s,速度增大 m/s。小车每经过 1s, 速度增大 m/s。

从上面的练习中可以看出:这辆小车在沿斜面向下运动过程中,每经过单位时间速度的增量是相等的。像这种在相等的时间内速度的变化都相等的直线运动就叫做匀变速直线运动。匀变速直线运动的 v-t 图象是一条直线。

匀变速直线运动是最简单的变速直线运动。例如车辆在起动和制动过程中的运动、枪弹出膛前的运动、石块的上升和下落的运动都可以近似地看作匀变速直线运动。