这个工具接收直线型速率-时间或速度-时间图像的转折点,求出每一段的 斜率(加速度)和下方的 面积。然后汇总路程,若是速度图则求位移。如果加入质量,它还会给出起点和终点的动能。
它遵循决定大部分分数的两条规则:斜率是加速度,面积是路程或位移。
怎么使用?
- 输入数据点,每行一个,格式为“时间, 数值”,时间单位秒,数值单位 m/s。例如第一行写 “0, 0”,第二行写 “5, 10”。
- 时间要递增。 相邻的点以直线相连。
- 选择纵轴表示什么: 速率(没有方向)或速度(负值表示相反方向)。
- 需要动能时输入质量(kg),否则留空。
- 按 分析图像。按 重置 恢复起始数据。
示例演示
工具一打开是 0, 0 和 5, 10,类型为速率。表格显示一段,从 0 到 5 s,加速度 2 m/s²,面积 25 m。
总路程 25 m,用时 5 s,平均速率 5 m/s。因为纵轴是速率,工具提示无法求位移。
加上 2 kg 的质量。动能起点为 0 J,终点为 ½ × 2 × 10² = 100 J,变化 100 J。
现在改成速度,输入三个点:0, 0,然后 4, 8,然后 8, -8。第 1 段加速度 2 m/s²,面积 16 m。第 2 段在 4 s 内从 8 变到 -8 m/s,所以加速度是 -4 m/s²,净面积是 0 m。
物体在第 2 段中途折返,也就是这一段开始后 2 s。工具在穿过零线处把这一段拆开,所以这一段的路程是 16 m,总路程是 8 s 内 32 m。位移是 16 + 0 = 16 m,方向向前。
怎么看结果?
- 加速度一栏: 每段的斜率,单位 m/s²。负值表示速率或速度在减小。
- 面积一栏: 速率数据显示为路程,速度数据显示为带正负的面积。
- 总路程和平均速率: 路程除以总时间。
- 位移一行: 仅限速度图,负值表示最终位置在起点后方。
有哪些限制?
只支持点与点之间的直线段,所以曲线图需要用一组点来近似。速率不能为负,输入负值时工具会提醒你。
只有速率的数据永远求不出位移的方向。对照课本答案前,先确认单位是秒和 m/s,并到 Cambridge 科目页面核对课程要求。
哪些课程能帮你理解结果?
先看 求一段的速率 和 比较路程-时间图与速率-时间图。再读 由斜率求加速度、速率-时间图下的面积 和 位移与总路程。如果你常混淆路程和位移,可看 相关的诊所页面。
动能与 追踪能量储存 相关。更多题目在 运动与图像练习,而 读图检查清单 适用于任何图像。其余工具见 工具页面。
当这套做法在较难的图像上还是出错时,我们的老师团队可以陪你一起处理。请看 线上一对一物理补习 了解运作方式。