速率與速度的定義分別是什麼?兩者有何不同?
🔑 參考答案
速率是路徑長除以時間,為純量;速度是位移除以時間,為向量,包含大小與方向。
自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!
沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪
任務簡報:汽車儀表板上顯示的是「速率」,但導航系統計算到達目的地的方向與距離時,還需要考慮「速度」的方向性。準備好了嗎?跟著步驟動手探究,一關一關破解它!

汽車儀表板上顯示的是「速率」,但導航系統計算到達目的地的方向與距離時,還需要考慮「速度」的方向性。這一節,我們要透過模擬實驗,探究速率與速度的差異。
先把 5 個步驟讀完,再動手做!
💻 電腦版:同一個框框裡,左邊讀步驟、右邊做實驗,實驗畫面會一直陪著你。📱 手機版:先讀步驟,往下就是實驗艙。
🧑🏫 操作指導語(請依序完成)

進入模擬後,選擇「Charts」畫面,讓人偶以固定速度向右移動,觀察位置-時間圖、速度-時間圖的變化。
記錄人偶移動的位移與所需時間,計算平均速度(位移/時間)。
讓人偶以變動速度移動(加速或減速),觀察速度-時間圖中瞬時速度的變化。
讓人偶先向右移動,再向左移動,比較整個過程的平均速率與平均速度是否相同。
思考:為什麼汽車儀表板顯示的是速率而不是速度?
🧪 實驗艙(讀完左邊步驟,在這裡動手做):

把觀察到的結果填進格子;不知道怎麼填?按「填入範例」看看!
| 運動描述 | 位移 | 路徑長 | 所需時間 | 平均速度 | 平均速率 |
|---|---|---|---|---|---|
用你的觀察與數據回答問題。卡住了就按提示;先寫下想法(5 個字以上),才能解鎖參考答案喔!
速率與速度的定義分別是什麼?兩者有何不同?
速率是路徑長除以時間,為純量;速度是位移除以時間,為向量,包含大小與方向。
自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!
沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪
使用模擬工具測試人偶先向右再向左移動,其平均速度與平均速率是否相同?為什麼?
若人偶先向右移動後向左移動回到原點附近,位移可能很小甚至為零,但路徑長不為零,因此平均速度會小於平均速率,甚至平均速度為零而平均速率不為零。
自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!
沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪
如何從位置-時間圖判斷物體在某一時刻的瞬時速度?
在位置-時間圖上,某一時刻的瞬時速度等於該時刻切線的斜率。
自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!
沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪
生活中有哪些情境需要區分速率與速度?請舉例說明。
例如導航系統需要知道行進方向(速度)才能規劃路線;氣象預報中風速與風向合稱風的「速度」,方便判斷天氣系統移動方向。
自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!
沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪
還不過癮?點開下面的挑戰卡,繼續探險!
使用 PhET「Moving Man」的「Charts」畫面,讓人偶進行一段先加速、後等速、再減速的運動,並嘗試從速度-時間圖判斷各階段的加速度正負與大小關係。
最後幾題,沉澱一下今天學到的東西!
這次實驗後,我對速率與速度的差異有什麼新的理解?
導航系統與氣象預報都需要方向資訊來做出正確的判斷與預測,因此使用具有方向性的「速度」;而日常談論交通工具快慢時,通常只關心速率大小。
自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!
沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪
你認為導航系統、氣象預報等生活應用中,為什麼需要使用「速度」而非「速率」?
💡 參考方向同上一題——最重要的是寫下你自己的想法!
自我檢核:這些重點我有寫到嗎?點一點做記號!
沒關係!對照答案修改你的想法,科學家也是這樣一次次變厲害的 💪
跑完一整輪了!現在回頭檢查——下面四件事你真的會了嗎?會就打勾;不太確定?點旁邊的按鈕回那一關再練一次。