聖誕節當天, 小數蛙和狐狸貓約好一起去聖誕市集。 才一大早, 興奮的小數蛙就迫不及待的跑到狐狸貓家。 院子裡, 只見狐狸貓站在一面黃色旗子旁邊, 正玩著海盜遊戲, 仔細研究手上的藏寶圖。 小數蛙好奇的跑過去問: 「你在做什麼呀?」 狐狸貓回答: 「你來的正好! 我們一起把藏在院子裡的聖誕禮物找出來!」 說著將手上的另一張藏寶圖拿給小數蛙。 原來,這是狐狸貓的媽媽為兩人準備的聖誕遊戲: 以旗子處作為原點, 向前為正、向後為負; 推著推車筆直前進, 將兩個禮物分別推到某一個位置埋起來, 並留下物體移動時的軌跡變化圖, 兩人需要解讀媽媽留下的圖, 按照圖上的標示找到禮物位置。 找到禮物後, 禮物上會有一個密碼鎖, 輸入指定時間內的加速度數值後, 才能得到禮物並出發前往聖誕市集。 小數蛙分配到禮物A的藏寶圖, 他根據表上的資訊, 找到禮物A移動後的位置落在原點前方兩公尺處, 又用圖上物件的相對位置, 對照院子裡的實際景象, 找出「向前」的實際方向。 找到方向後, 小數蛙用捲尺朝正確的方向量出了兩公尺, 興奮的挖著土,「挖到了, 禮物A果然在這裡!」 小數蛙迫不及待的拿出禮物, 下一步是計算出加速度, 並用加速度作為密碼解鎖禮物! 小數蛙先將藏寶圖上的資訊整理成x-t圖, 整理完後,圖上出現了一條斜直線。 接著他把x-t圖轉換成v-t圖, 這樣就可以知道禮物A 一至四秒的加速度了! 小數蛙邊計算邊自言自語: 「0~1的平均速度為0.5m/s, 1~2秒的平均速度為0.5m/s, 2~3秒的平均速度為0.5m/s, 3~4秒的平均速度為0.5m/s。 咦!平均速度都是0.5m/s, 是等速度運動!」 「既然是等速度運動, 就代表禮物A的平均加速度是零囉! 密碼是零!」 禮物的鎖打開了, 小數蛙歡呼一聲, 是一架玩具直升機! 狐狸貓看小數蛙已經找到了禮物, 也加快腳步看著自己的題目。 他根據表上的資訊, 找到禮物B移動後的位置落在原點前方二十五公尺處, 又用圖上物件的相對位置, 對照院子裡的實際景象, 找出「向前」的實際方向。 狐狸貓來到原點前方二十五公尺的位置, 果然順利的挖出禮物B。 狐狸貓繼續想著: 禮物B的加速度是多少呢? 狐狸貓先將藏寶圖上的資訊整理成x-t圖。 「咦,這跟剛剛小數蛙的x-t圖不一樣耶!」 取三至四秒的位置變化來看, 禮物B一秒內就移動了7公尺; 但禮物A一秒內只移動了零點五公尺! 與X軸的傾斜程度越大, 表示物體的移動速度越快… 看來媽媽推我的禮物時, 跑得比較快喔!哈哈。」 接著,狐狸貓將這張圖轉繪製成v-t圖, 根據位移計算出物體的初速度為0m/s; 零至一秒內位置移動了一公尺, 表示零至一秒的平均速度為1 m/s; 一至二秒內位置移動了三公尺, 表示一至二秒的平均速度為3 m/s。 依此類推, 二至三秒的平均速度為5 m/s; 三至四秒的平均速度為7 m/s; 四至五秒的平均速度為9 m/s。 聰明的狐狸貓很快就發現: 所有點連接後,在v-t圖上呈現斜直線, 代表物體作的是等加速度運動! 「順手畫張a-t圖, 檢查每一秒的加速度是不是都一樣好了!」 狐狸貓算了一遍, 沒錯,每秒增加的速度都是2 m/s! 「解鎖了!」 狐狸貓拿出禮物B, 是他最想要的小恐龍模型! 兩個人都找到禮物後, 如願來到聖誕市集, 邊逛邊分享著剛剛解題的過程。 小數蛙說: 我發現,如果物體作等速度運動時, v-t圖上應該都會呈現一條水平線, 因為速度的數值不變。 如果速度的數值是正的, 就代表物體向前運動; 如果速度的數值是負的, 就代表物體朝反方向運動。 接著換狐狸貓分享了: 我剛剛畫了一張加速度時間關係圖, 也就是a-t圖。 在這個圖中,只要看到加速度不為零,且呈現水平線; 就代表物體作等加速度運動。 另外,我剛剛也有畫到v-t圖, 在v-t圖中呈現斜直線的話, 代表物體作等加速度運動。 小數蛙恍然大悟: 「原來位移、時間、 速度和加速度之間的關係是這樣! 每一秒移動的距離就是物體的平均速度, 若物體不是進行等速度運動, 則每一秒增加的速度就稱為平均加速度!」。 狐狸貓在一旁拍手: 「沒錯沒錯!就是這樣。」 狐狸貓逛完市集後, 回家順手作了今天的學習筆記: v-t圖中如果呈現水平線,代表物體作等速度運動。 v-t圖中如果呈現斜直線,代表物體作等加速度運動。 a-t圖中如果呈現水平線,代表物體作等加速度運動。 位移、時間、 速度和加速度之間的關係如圖。 最後,狐狸貓邀請螢幕前的你, 和他一起來腦力激盪! 請試著解讀下方v-t圖和a-t圖所代表的物體運動狀態。