這一天,小數蛙約大家到遊樂園玩, 一入園他們就興奮的奔向所有人的最愛─碰碰車。 「嗶嗶─開始囉!」狐狸貓擔任裁判, 看著梨梨和小數蛙尬車, 梨梨開心的喊著「衝啊─加速!」 邊大力的踩下油門, 完全沒看到迎面而來的麥麥。 「噢噢噢!減速減速。」麥麥嚇了一跳, 連忙踩剎車想避開直直朝自己衝來的梨梨。 「碰!」一聲, 閃避不及的麥麥被撞的倒退滑了3秒才停下來。 一旁看著的小數蛙傻了眼, 方向盤一轉,竟然落跑了! 下車後,麥麥對梨梨抱怨: 「你不能控制一下速度嗎?撞的我屁股都痛了!」 梨梨不好意思的說: 「抱歉!剛剛我原本靜止不動, 沒想到踩了油門2秒後,儀表板的速度竟然顯示8 m/s了! 之後就撞到你了! 奇怪,速度為什麼會差這麼多呀? 碰碰車剛剛…應該不是我們之前學過的等速度運動吧?」 麥麥無言的說:「你都踩油門、速度變了, 一定不是等速度運動!」 狐狸貓哈哈大笑,在一旁補充說明: 「上一單元我們學到, 當運動的速度大小和方向都維持一致時, 代表物體正在做等速度直線運動。 但從碰碰車的例子來看, 碰碰車一開始的速度為0 m/s, 2秒後速度為8 m/s。 速度不一樣了,明顯不是等速度運動。」 在科學上,只要是物體在運動過程中速度有產生改變的, 不管是加速、減速,我們都稱為加速度運動, 也可稱為「變速度運動」。 剛剛的例子中,碰碰車的速度改變了, 因此是作加速度運動! 梨梨瞭解的點頭,突然想起在他撞上麥麥之前, 正和小數蛙比賽尬車呢! 兩人可是同時從0 m/s開始起步, 想比比看誰能在4秒內衝的比較遠。 他連忙問了問狐狸貓,剛才到底誰贏了? 狐狸貓賣了個關子, 用推理的方式引導梨梨: 因為速度改變所以是加速度運動, 那要怎麼知道速度改變多少呢? 假設兩部車子增加的速度都是8 m/s, 但是梨梨只花了2秒鐘,而小數蛙卻花了4秒鐘, 這樣2人的變化一樣嗎? 不一樣對吧! 所以當我們想知道兩個物體間誰的加速度較快時, 不只要比較速度變化量,還要比較經歷的時間, 因此科學家以「單位時間內的速度變化量」來表示平均加速度, 而這就是計算平均加速度的公式喔! 分享完加速度的計算公式後, 狐狸貓又將小數蛙和梨梨尬車的數據整理如表格, 並讓大家試著算算看,是小數蛙的平均加速度比較大, 還是梨梨的平均加速度比較大呢? 根據表上的數值, 我們知道小數蛙經歷的時間是4秒, 所產生的速度變化量是8 m/s減0 m/s等於8 m/s, 所以平均加速度a為8 m/s除以4秒等於2 m/s², 而梨梨經歷的時間也是4秒, 所產生的速度變化量是16 m/s減0 m/s等於16 m/s, 所以平均加速度a為16 m/s除以4秒等於4 m/s²。 結論是梨梨的平均加速度比較大! 而我們在觀察公式後,也可以發現當經歷的時間固定時, 加速度值越大,速度變化量也會越大; 而速度大小是經歷的時間內的物體移動間隔, 速度越大表示移動間隔越大, 也就是物體運動的距離較遠。 因此這場尬車比賽是梨梨贏了! 小數蛙在一旁聽著,突然想到一個問題: 「咦,這麼說的話,麥麥剛剛被撞的向後滑行, 這也算是加速度運動囉?」 狐狸貓開心的告訴小數蛙他說對了。 他向大家解釋速度和加速度都具有方向性。 物體在做加速度運動時, 如果速度和加速度之間的方向相同, 則物體的運動速度會變快。 例如踩著油門的梨梨。 而如果物體在做加速度運動時, 速度和加速度之間的方向相反, 則物體的運動速度會變慢, 直到速度變為0之後, 速度方向會改成反方向。 例如踩剎車的麥麥。 小數蛙覺得有點抽象,於是狐狸貓拿出筆記本, 一一的把加速度的情況,按照剛剛的舉例畫成圖表給大家看。 踩油門加速時,圖表呈現如畫面左方; 而踩剎車減速時,圖表呈現如畫面右方。 小數蛙看懂了,一邊的麥麥又突然想到: 「咦,剛剛梨梨不小心撞到我後, 小數蛙轉彎逃跑的那個move,也是加速度運動嗎?」 螢幕前的你,覺得小數蛙突然轉彎的動作, 算是加速度運動嗎? 狐狸貓忍著笑回答:「沒錯!」 不是只有速度大小改變是加速度運動; 當速度方向改變了,就表示速度有變化, 就是加速度運動! 所以物體的運動軌跡轉彎了,也是加速度運動。 像是地球繞著太陽轉, 或是甩東西這類的運動,就是加速度運動。 每個人都清楚的瞭解加速度運動的概念了, 狐狸貓主動替大家做了筆記,幫助記憶這些重點概念: 物體在運動過程中速度產生改變, 稱為加速度運動,亦稱「變速度運動」。 物體在單位時間內的速度變化量稱為「平均加速度」。 也可以用下面的式子來表示。 速度及加速度皆具有方向性。 只要速度大小或方向改變了,就是加速度運動。 例如:甩東西、地球繞著太陽轉。 最後,狐狸貓邀請螢幕前的你, 和他一起來腦力激盪! 棒球比賽時, 若球員要從一壘衝刺二壘, 你能描述球員跑步過程中的加速度運動狀態嗎?