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数学 · 运动图

梯度还是面积:题目要哪个

两种算法你都会,选错了答案却看起来很合理。

梯度告诉你变化有多快,面积告诉你累积了多少。选定算法之前,先看纵轴,再看题目的关键词。

这是SPM数学运动图像一章的最后一课,建立在从速度-时间图算路程之上。

怎样判断用梯度还是面积?

图像 题目要求 用法 单位
路程-时间 速度 梯度 m/s
路程-时间 离起点的路程 读高度 m
速度-时间 加速度或减速度 梯度 m/s²
速度-时间 走过的路程 线下的面积 m

两步就能选对:说出纵轴是什么,再把题目里问的量画上线。

例子:一幅图,三个问题

速度-时间图的点是(0, 0)、(6, 12)和(10, 12),速度的单位是m/s,时间的单位是秒。

问题1:前6秒的加速度是多少? 加速度是速度的变化率,所以用梯度:(12 − 0) ÷ 6 = 2 m/s²。

问题2:前6秒走了多远? 路程要用线下的面积。图形是三角形:½ × 6 × 12 = 36 m。

问题3:10秒内的总路程是多少? 加上6至10秒的长方形:4 × 12 = 48。于是36 + 48 = 84 m。

会丢分的错误

常见的失误,是该求面积时却做了除法。问题2里,有人刚求完加速度,顺手算了12 ÷ 6 = 2。

错误做法 正确做法
问题2 12 ÷ 6 = 2 ½ × 6 × 12 = 36
单位检查 2 m/s²,不是米 36 m
原因 用梯度求路程 用面积求路程

最保险的办法是检查单位。题目问的是米,你算出来的单位却是m/s²,方法就错了。

同一条线的意思永远一样吗?

不一样。画一条从(0, 0)到(5, 30)的线就知道。

当作路程-时间图来读,梯度是30 ÷ 5 = 6 m/s,是稳定的速度。

当作速度-时间图来读,梯度是6 m/s²,面积是½ × 5 × 30 = 75 m。

图形一样,但坐标轴的标记决定了一切。

自我检测

速度-时间图的点是(0, 8)、(4, 8)和(9, 28)。求第二阶段的加速度,以及前4秒走过的路程。

答案

第二阶段的加速度是梯度:(28 − 8) ÷ (9 − 4) = 20 ÷ 5 = 4 m/s²。

前4秒的路程是面积。图形是长方形:4 × 8 = 32 m。

单位检查:梯度是m/s²,面积是m。

接下来学什么?

用运动图像练习的混合题测试这个判断。用运动图像探索器 (英文)改动一条线,看梯度和面积怎样变化,再到图像证据与公平比较实验室 (英文)比较不同的图。

如果想让老师在新的图上检查你的选择,可以了解线上一对一数学补习。

常见问题

怎样知道该用梯度还是面积?

先看纵轴,再看题目问什么。在速度-时间图上,加速度是梯度,路程是面积。在路程-时间图上,速度是梯度。

路程-时间图上的面积有意义吗?

在SPM数学这一章没有。路程本来就在纵轴上,直接读出来就行。题目问路程,就找高度。

为什么两种方法算出来的数都有单位?

单位会告诉你做了哪一种。米每二次方秒表示速度-时间图的梯度,米表示面积。

题目说“变化率”怎么办?

变化率是每单位时间的变化,也就是梯度。先确定在变的是路程还是速度,再给这个变化率取对应的名称。

如果你在新的图像上还是会选错方法,一对一数学课可以让老师在新图上检查你的选择,并当场说明原因。

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