【第1.04讲】快慢背后的道理

【第1.04讲】快慢背后的道理

同学们好！之前我们已经掌握了描述运动的诀窍，现在，我们就可以深入探究运动得快慢了。

运动有快有慢，这是显而易见的，快慢背后有什么更深的道理吗？

让我们先来看看生活中是怎么比较运动快慢的。通常有两种方法：①时间相同，比路程，路程长的运动得快；②路程相同，比时间，时间少的运动得快。

下面我们一起思考一个例子：赛跑时，裁判员和观众各是用什么方法比较快慢的？

裁判员站在终点计时，哪个时间少，哪个就跑得快，裁判员用的是上述第二种方法，路程相同比时间。观众则不同，他们站在跑道旁，看到哪个跑在最前面就是哪个跑得快。因为时间都相同，跑在前面的路程长，所以跑得快。观众用的是第一种方法，时间相同比路程。

生活中的事情不都是这样简单，往往是运动的路程不相同，所花的时间也不相同。如此又该如何比较快慢呢？

不着急，物理学帮我们解决了，物理学的解决方法是：

把路程除以时间，这样就得到了平均每秒通过的路程，或平均每小时通过的路程。其实质是单位时间内通过的路程，单位时间内通过的路程越长，运动就越快，反之就越慢。

请问这是另一种新方法吗？仔细想想，这种方法其实就是上述两种方法中的一种，并不是什么新方法。因为都是单位时间内通过的路程，单位时间，相等不相等？相等。哦，其实就是时间相同比路程。

物理学就把单位时间内通过的路程，用来表示运动的快慢，并且取个名称叫做速度。大家都知道，速度用英文字母小写的v表示，路程用s表示，时间用t表示，v=s/t。注意，我们不能简单的说“速度与路程成正比”，也不能说“速度与时间成反比”。帆船尽管走过千山万水，速度却很慢，子弹走过的路程比较短，但子弹依然比帆船快得多。不过，路程与时间是有关的，速度v一定时，路程s与时间t成正比。考试中常拿这种模糊的表述来混淆概念。

有个同学张亮，很爱思考，他向我提出个问题：为什么一定要选择“时间相同比路程”的方法来定义速度呢？有没有用另一种方法“路程相同比时间”来定义速度的呢？

答案是：有。有了解马拉松运动的人，就会知道，跑马拉松经常提到一个词叫“配速”，一般入门选手的配速约5~7.5分钟。配速完整的单位是：min/km，表示跑1km需要用多少分钟，也就是单位路程所需要的时间。这就是用“路程相同比时间”的方法来定义的跑步速度。其实只要能准确的描述运动的快慢，用哪种方法都可以，取决于哪种方法更方便，当然也受约定俗成的因素影响。

接下来我们再来看看，国际单位制中速度的单位是怎么得来的？因为速度等于路程与时间之比，所以速度的单位是路程的单位和时间的单位之比。国际单位制中，路程的单位是m，时间的单位是s，速度的单位是“m/s”。速度还有一个常用单位，是 “km/h”。不要盲目的说，km/h比m/s大，因为单位不统一，无法比较。统一以后，1m/s=3.6km/h，这个换算关系，不用死记，死记硬背容易忘。告诉你一个方法，很好理解：

可见km/h这个看起来貌似比较“大”的单位，其实是个更小的单位，1km/h还不如1m/s快。大家只要记住这个结论与直觉相反，考试时也就不容易错了。

顺便告诉同学们，我们人类在提高运动速度方面，一直在不断的探索，包括人本身的运动速度，车，飞机，子弹，导弹，运行速度都在不断的提高，并且创造了一个又一个奇迹。但是反过来，有时候速度变慢也很有意思。光在不同介质中的传播速度是不相同的，假如能找到一种介质，它能降低光速，使光的传播速度减慢到1厘米/年。那么光通过10cm厚的这种介质，就要用10年的时间。在这种介质一侧发生的事情，传播到另一侧需要10年。也就是说，位于另一侧的人10年后才能看到这件事的发生。那这种介质，就能够帮助我们留住历史的记忆了。很有意思吧？

同学们还可以上网或查阅有关资料，了解一下谁是自然界中跑得最快的动物？将他的速度与这一讲文稿所附扩展资料《人类创造的极限速度》中的速度比比看。

【小结一下】 

这一讲，你懂得了快慢背后的道理。生活中比较快慢的方法有两种：①时间相同，比路程；②路程相同，比时间。

物理学中选择了第一种方法来定义速度，即单位时间内通过的路程，v=s/t。生活中，也有使用第二种方法来定义速度的例子，比如马拉松中的配速。

特别提醒大家注意，不能说速度与路程成正比，也不能说速度与时间成反比。

常用的速度单位有m/s和km/h，1m/s=3.6km/h。相比而言m/s是更大的速度单位，这与我们通常的直觉正好相反。

【思考题】 

速度能不能是负数？或者说，现实中会存在负的速度吗？如果你认为不能，有什么理由；如果你认为能，那负的速度又表示什么含义呢？ 

这一讲就到这里，物理老师讲物理，我们下一讲再见！

【扩展资料】 

人类创造的极限速度

1. 步行。人类步行的速度约4~7km/h。竞走比赛的世界纪录，是2002年爱沙尼亚选手 吉兰·奥苏利文在都柏林创造的5公里竞走20分02秒60，平均速度约15km/h。

2. 跑步。百米赛跑的世界纪录是9.58秒，由来自牙买加的飞人 博尔特于2009年在柏林田径世锦赛的决赛上创造。他的速度约37.6km/h。

3. 自行车。在不借助外部动力的情况下，自行车是能使人类运动最快的工具。根据国际自行车联盟（UCI）的数据，1996年，英国车手 博德曼在1小时的时间里骑行了56.375公里。由于规则限制，至今仍无人超越这一速度56.375km/h。不考虑比赛规则限制，人类设计的风阻更小的流线型自行车，这种自行车要躺着骑，最高速已经达到了92.432km/h。

▲图1：流线型躺车世界纪录

4. 汽车。F1赛车最快圈速纪录，是2004年法拉利车队的车手舒马赫创造的，平均时速达到了208.976km/h。美国宇航局（NASA）还造过一台超高速的汽车，使用了军方火箭飞机、航天器以及核弹的零部件，叫做“音速之风陆地极速车”，速度达到了惊人的3218km/h。比一般的飞机都要快！

▲图2：音速之风陆地极速车

5. 飞机。民航飞机的巡航速度一般为700~1000 km/h。目前已知最快的飞机是美国宇航局（NASA）开发的X-43A试验机，速度可达9.8马赫，相当于12000km/h。绕地球一周只需3个多小时。

6. 子弹。步枪子弹的速度约可达到3600km/h。

7. 光速。真空中的光速被认为是物质运动速度的上限：3E8 m/s。

【备课手稿】