速度是描述物体运动快慢和方向的物理量,在不同的情境下有不同的公式表示:
平均速度
定义公式:平均速度(v )等于位移(Δx )与发生这个位移所用时间(Δt )的比值,公式为 v=ΔtΔx 。这里的位移是矢量,既有大小又有方向,所以平均速度也是矢量,其方向与位移方向相同。例如,一个人在直线道路上行走,从A点走到B点,位移为50米,用时10秒,那么他的平均速度就是 v=10秒50米=5米/秒 ,方向从A指向B 。
特殊情况公式:在匀变速直线运动中,平均速度还可以用初速度(v0 )和末速度(v )的平均值来计算,公式为 v=2v0+v 。比如,一辆汽车做匀加速直线运动,初速度为 10m/s ,经过一段时间后末速度变为 20m/s ,那么这段时间内的平均速度就是 v=210m/s+20m/s=15m/s 。
瞬时速度
极限定义公式:瞬时速度( v )是指运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度。当 Δt 趋近于零时,平均速度 v=ΔtΔx 的极限值就是瞬时速度,数学表达式为 v=Δt→0limΔtΔx 。在实际应用中,当时间间隔 Δt 足够小时,平均速度就近似等于瞬时速度。例如,研究子弹射出枪口瞬间的速度,就需要用到瞬时速度的概念。
匀变速直线运动公式:在匀变速直线运动中,瞬时速度可以通过初速度(v0 )、加速度(a )和时间(t )来计算,公式为 v=v0+at 。例如,一个物体以 5m/s 的初速度做匀加速直线运动,加速度为 2m/s2 ,经过 3s 后的瞬时速度就是 v=5m/s+2m/s2×3s=11m/s 。
在国际单位制中,速度的单位是米每秒,符号是 m/s ,常用的单位还有千米每小时(km/h )等, 1m/s=3.6km/h 。