第一節運動的描述

在si（國際單位制）中，時間的單位是秒（s），如下圖所示的時間軸上標出了零時刻、第2 s初、第3 s末等時刻和第1 s內、 1 s 內、 3 s 內等時間。

四、位移和路程

乙個人從北京去上海，可以選擇不同的交通工具，既可以乘火車，也可以乘飛機，還可以坐汽車到天津再換乘輪船。使用不同的交通工具，運動軌跡是不一樣的，但是，就位置的變動來說，他總是由北京到達了東南方向直線距離約 1 080 km 的上海。

在物理學中，用位移來表示質點的位置變化。當質點從a點運動到b點時，我們從初位置a到末位置b作一條有向線段ab，用這條有向線段表示物體在這次運動中發生的位移，如下圖所示。

有向線段的長度表示位移的大小，有向線段的方向表示位移的方向。在物理學中，像位移這樣既有大小，又有方向的物理量，叫做向量。位移通常用字母s表示，它的si單位是公尺（m）。

路程是質點運動軌跡的長度。在上圖中，質點的路程分別是曲線acb、adb、aeb的長度。像路程這樣只有大小，沒有方向的物理量，叫做標量。路程的si單位也是公尺（m）。

五、速度和速率

不同物體的運動，其快慢程度往往不同。例如，運動員甲在8 s內跑過了64 m；運動員乙在6 s內跑過了54 m。他倆誰跑得快呢？

比較物體運動的快慢有兩種方法：一種是在位移相同的情況下，比較所用時間的長短：時間短的，運動得快；另一種是在時間相同的情況下，比較位移的大小：位移大的，運動得快。

由於第二種方法更接近人們的生活習慣，因此，人們把位移s與發生這個位移所用時間 t 的比值叫做物體的速度，通常用v表示，即

速度不但有大小，而且有方向，是向量。速度的大小在數值上等於單位時間內位移的大小，速度的方向跟運動的方向相同。

速度的si單位是公尺/秒（m/s），常用的單位還有千公尺/時（km/h）。

1 m/s = 3.6 km/h

我們可計算出前例中運動員甲、乙的速度分別為：

所以說運動員乙跑得比甲快。

用上面的公式計算出的速度，表示物體在某段時間（或位移）內運動的平均快慢程度，叫做平均速度。平均速度只能粗略地描述運動的快慢。

2023年7月11日，劉翔在瑞士洛桑國際田徑大獎賽男子110公尺欄比賽中，以12秒88的成績奪得冠軍，並打破世界紀錄。

他在比賽中的平均速度是:

為了使描述更加精確，就需要選擇物體在較短時間內的位移與時間的比值。如果這段時間取得非常非常小，就可以認為是物體在某一時刻（或某一位置）的速度，這個速度叫做瞬時速度。瞬時速度可以精確地描述物體運動的快慢。

演示實驗 : 用打點計時器測量瞬時速度, 把打點計時器固定在桌子上，連線好電路，如下圖所示。

安裝好紙帶。啟動電源，用手水平地拉動紙帶，紙帶上就打出了一列小點，如下圖所示。關閉電源。

由於每兩個點之間的時間都是0.02 s，因此，選擇某一點a，測量出該點左右兩點b、c間的位移大小，除以時間0.04 s，即可視為紙帶經過a點時的瞬時速度。

速度的大小叫做速率，是標量。汽車上的速度計只能顯示汽車速度的大小，不能顯示汽車運動的方向，所以它顯示實際上是汽車的瞬時速率。

練習1-1

1．地球的直徑約為12 800 km，與太陽相距1.5×108 km。當我們研究地球的公轉時，能不能把它看成質點？研究地球上各處季節變化時，能不能把它看成質點？

答案：能；不能。

2．一位運動員在學校裡周長為400 m的標準跑道上跑了三圈，他跑過的路程是多少？他的位移是多少？

答案：路程是1 200 m，位移是0。