學生識背 v = u + at,但一見圖表就問「面積代表咩」。這一堂要把圖、式和文字描述綁在一起:斜率是加速度,面積是位移,兩者都只是同一件事的三種講法。
本堂目標 學生能夠:① 由 v-t 圖的斜率讀出加速度、由面積算出位移;② 把停車距離拆成反應距離與煞車距離;③ 講出 (u+v)/2 只在勻加速時成立,並用 v² 解釋為何車速加倍距離四倍。
01 先備知識(開課前 3 分鐘快檢)
以下任何一項未過關,本堂就會卡住,先補該項:
| 技能 |
快檢題 |
過關標準 |
| 速率與速度 |
速率有方向嗎 |
速度有,速率沒有 |
| 斜率 |
直線的斜率怎樣求 |
縱向變化 ÷ 橫向變化 |
| 單位換算 |
72 km/h 等於多少 m/s |
20 m/s |
02 課堂流程(60 分鐘)
| 時間 |
環節 |
導師做什麼 |
學生做什麼 |
| 0–8 分 |
溫故:s-t 與 v-t |
兩種圖各看什麼 |
學生指出分別 |
| 8–20 分 |
斜率=加速度 |
0 加速至 10 m/s |
說出斜率數值 |
| 20–32 分 |
面積=位移 |
三角形面積法 |
算出 25 m |
| 32–44 分 |
停車距離 |
反應 + 煞車兩段 |
算出 56 m |
| 44–54 分 |
答題格式 |
已知 → 式 → 代入 → 單位 |
改寫一段答案 |
| 54–60 分 |
離場檢查 |
三題收回即批 |
獨立完成 |
03 講解腳本(照著說就可以)
第一幕:v-t 圖:斜率就是加速度
由 0 開始、加速度 2.0 m/s²,5 秒後速度 10 m/s。v-t 圖的斜率=加速度,線下面積=位移:½ × 5 × 10 = 25 m。
同一段運動畫成 s-t 圖是一條向上彎的曲線,不是直線——這點要學生自己畫一次。
要學生做:把 0–5 秒每 1 秒的速度列成表,再畫圖,用面積覆核答案。
第二幕:三段煞車距離:反應、煞車、總和
反應時間 0.8 s 內車仍然以 20 m/s 行,走了 16 m。之後 a = −5 m/s²,t = 20 ÷ 5 = 4 s,距離 = 20² ÷ (2 × 5) = 40 m。合共 56 m。
比較:車速加倍,煞車距離由 40 m 變 160 m(四倍),這一步要學生自己算,才會信 v² 的力量。
第三幕:平均速度:只有勻加速才可以平均
全程 25 m、5 s,平均速度 5 m/s;初速 0、末速 10,算術平均亦是 5——只因為加速度恆定。若中途速度不規則,兩個數就不同。
提醒:答題寫「因為是勻加速,所以可用 (u+v)/2」,這一句是得分位。
04 必教題型與步驟
| 題型 |
例子 |
步驟 |
答案 |
| 讀圖 |
由 v-t 圖求位移 |
分格數面積 |
25 m |
| 計算 |
末速度 |
v = u + at |
10 m/s |
| 計算 |
停車距離 |
反應 + 煞車兩段 |
56 m |
| 解釋 |
為何車速加倍距離四倍 |
v² 出現在分子 |
160 m |
合理性檢查(一定要教):單位要先統一:km/h 除 3.6 變 m/s。時間軸下方的面積是反向位移,要當負值。減速時 a 取負號,代入公式不要自行改符號。
05 獨立練習三題
| 題目 |
答案 |
想觀察什麼 |
| 2.0 m/s² 加速 5 s 的位移 |
25 m |
½at² |
| 20 m/s、反應 0.8 s 的總停車距離 |
56 m |
16 + 40 |
| 車速加倍後的煞車距離 |
160 m |
與 v² 成正比 |
06 學生常見錯誤與糾正句
| 錯誤 |
學生通常這樣寫 |
導師這樣說 |
| km/h 直接代入 |
72 km/h 當 72 m/s |
「72 除 3.6 才是 m/s,唔除就差三倍半。」 |
| 把 v-t 圖當 s-t 圖讀 |
說斜率是速度 |
「v-t 圖斜率是加速度,面積才是位移。」 |
| 漏掉反應距離 |
只答 40 m |
「未踩掣之前車一樣行,0.8 秒已經走 16 米。」 |
| 平均速度亂用 |
變加速度時用 (u+v)/2 |
「只有勻加速才可以這樣平均,否則要用總距離除總時間。」 |
07 家課建議(直接指到練習卷題號)
08 離場檢查(最後 5 分鐘)
| 題目 |
答案 |
判定 |
| 2.0 m/s² 加速 5 s 的位移 |
25 m |
三題全對=可進力與牛頓定律 |
| 20 m/s 的總停車距離 |
56 m |
錯一題=下堂重講分段 |
| v-t 圖線下面積代表什麼 |
位移 |
錯兩題以上=回到第一幕 |
09 導師常問
一定要畫圖嗎?
要。DSE 力學圖表題幾乎每年出現,畫圖是拿分手段,不是輔助。
反應距離為何不計入煞車?
反應時間內車未減速,是勻速段,所以要分開兩段算。
負面積怎樣處理?
代表反方向位移,相加時要帶負號,最後取絕對值講「距離」。
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