高中物理 運(yùn)動(dòng)的描述——位置變化快慢的描述:速度與速率的區(qū)別

前面我們講過速度等于位移與時(shí)間的比值,即,具體的講了平均速度與瞬時(shí)速度的區(qū)別。
在初中我們也學(xué)習(xí)了一個(gè)速度的概念,是路程與時(shí)間的比值,它和高中階段的速度有什么關(guān)系呢?
在高中階段我們把路程與時(shí)間的比值叫做平均速率,也用字母v來表示,即。由于路程和時(shí)間都是標(biāo)量,所以平均速率也是標(biāo)量。
那么平均速度與平均速率有什么關(guān)系呢?我們猜測平均速率會(huì)不會(huì)是平均速度的大小呢?看個(gè)例子:質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng),圓周的半徑R=10m,從A 點(diǎn)出發(fā)經(jīng)過10s運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中,平均速度和平均速率各是多少?從B點(diǎn)經(jīng)過20s運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)的過程中,平均速度和平均速率各是多少?全程的平均速度和平均速率各是多少?

從A點(diǎn)到B點(diǎn)
平均速度,方向由A 指向B
平均速率
在這段時(shí)間內(nèi)平均速度的大小和平均速率不相等。
從B點(diǎn)到A點(diǎn)
平均速度
平均速率
全程的平均速度的大小和平均速率也不相等??梢娭挥挟?dāng)位移大小等于路程時(shí),平均速度的大小才等于平均速率。
再看一下全程平均速度,并不是前后兩段運(yùn)動(dòng)平均速率的平均值。
再看一下瞬時(shí)速度和瞬時(shí)速率的關(guān)系。
瞬時(shí)速度可以看作極短時(shí)間內(nèi)的平均速度,用公式表示
同樣瞬時(shí)速率可以看作極短時(shí)間內(nèi)平均速率,用公式表示
可以看出,在極短的時(shí)間內(nèi),位移的大小就是路程,所以瞬時(shí)速度的大小就是瞬時(shí)速率,簡稱速率。
因此測量速率就需要測量物體運(yùn)動(dòng)的一小段時(shí)間和這一小段時(shí)間運(yùn)動(dòng)的位移,再進(jìn)行計(jì)算。這也是一些測速儀器的工作原理。
總結(jié)
,當(dāng)時(shí)間極短時(shí),平均速率就是瞬時(shí)速率,簡稱速率。
速率就是瞬時(shí)速度的大小。而平均速率并不是平均速度的大小。
平均速率和平均速度對應(yīng)于某段過程,對于同一段過程,平均速率大于等于平均速度的大小。
瞬時(shí)速率和瞬時(shí)速度對應(yīng)于某個(gè)時(shí)刻或者某個(gè)位置,二者總是大小相等。
平均速率和瞬時(shí)速率是標(biāo)量。
平均速度和瞬時(shí)速度是矢量。