物理学之运动的基本概念有哪些(物理学中运动的概念)
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.概念基础
1.物理模型的概念
物理模型：实际的物理现象通常非常复杂。为了简化分析过程，我们必须抓住主要因素（那些与问题相关的特征）而忽略次要因素（那些对问题影响不大的特征）。所做的描述称为物理模型。根据模型分析得出的结论，与实际情况相比，误差在可接受的范围内。因此，可以用模型来代替实际事物，从而大大简化分析问题的复杂度。
模型是对实际问题的抽象，是研究问题的方法。例如，“粒子”的概念是用于描述（替换）实际“物体”的模型。粒子分析得出的结论可以应用于真实物体。
2、机械运动
机械运动：指一个物体相对于另一个物体的空间位置的变化。
力学：研究物体机械运动规律的物理学分支称为力学；它包括三个部分：（1）运动学，只研究运动规律；(2)静力学，仅研究受力条件；(3)研究动力学的受力条件与运动规律之间的关系。
1.几个基本概念（粒子、参考系、坐标系）
1、质点的定义：用来代替物体的、具有质量的点。
粒子的性质：它具有物体的全部质量；它占据一个位置，但不占据空间；它是对实际物体的近似，它在现实中并不存在，它只是一个理想化的物理模型。
2.实际物体可以被视为粒子的条件：当物体的尺寸和形状相对于要研究的问题可以忽略不计时。在高中物理中，除非另有说明，物体都可以被视为粒子。
3、参考系的定义：在描述一个物体的运动时，选择作为标准的另一个物体称为参考系（即被认为是静止的物体）。
4.运动的相对性：物体是否运动以及如何运动取决于其位置相对于所选参考系是否发生变化以及如何变化。如果选择不同的参考系，同一物体的运动可能会不同。默认情况下，除非另有说明，否则选择地面或相对于地面静止的物体作为参考系。
5.坐标系
确定参考系后，为了定量描述物体的位置和位置变化，必须建立坐标系。
当运动轨迹为直线时，可建立直线坐标系。具体方法是：以轨迹所在直线为x轴，并在直线上指定原点、正方向和单位长度。这样，该位置就变成了坐标轴上的一个点，每个位置都可以被赋予一个坐标值。换句话说，实现了位置的定量描述。
6、方向和坐标值的正负号
对于物体的位置，其坐标是包含正负号的值（例如，X1=-2.5m，X2=2.5m）。正负号并不表示坐标值的大小，而是表示该位置位于原点的哪一侧。正号表示物体在靠近正方向的一侧（X2=2.5m），负号表示物体在远离正方向的一侧（X1=-2.5m）。
2.描述空间和时间的概念（矢量和标量、时间、位移）
1.向量和标量
矢量是具有大小和方向的物理量，例如力、位移、速度、速度变量、加速度等。
标量是只有大小而没有方向的物理量，例如时间、长度、质量等。这里所说的方向是空间意义上的方向。由于向量是有方向的，因此无法直接比较向量的大小。
2.时刻和时间
物理学中的时间指的是时间间隔；time对应于时间线上的一条线段，moment对应于时间线上的一个点。时间对应的物理量是过程量，时间对应的物理量是状态量。
假设起始时间为t1，结束时间为t2。要计算时间间隔，应从后来的时间中减去原始时间。公式表示如下：
t=t2t1
当时间间隔t变得足够小时，可以认为初始时间t1和结束时间t2是相同的时间。
3、位置与位移
位移是用来描述物体位置变化的物理量。它是一个向量。位移可以用从初始位置到结束位置的有向线段来表示。有向线段的长度表示位移的大小和有向线段的方向。指示位移方向。
路径是一个标量，即物体轨迹的长度。只有当物体沿一个方向做直线运动时，物体的位移才等于所行进的距离。
对于线性运动，位移的计算被简化为代数运算。假设对象在“初始时间t1”处于“初始位置x1”并且在“最终时间t2”处于“最终位置x2”。位移等于最终位置的坐标减去初始位置的坐标，其中坐标必须有正负号。也就是说，利用代数运算规则，公式如下：
x=x2x1
例如，t1时刻对应的初始位置x1=-2.5m，t2时刻对应的最终位置x2=2.5m，则时间间隔（t=t2-t1）内的位移为x=x2-x1=2.5m-(-2.5m)=5m，符号为正，表示位移方向与指定的正方向相同。
4.位移时间图像
采用平面坐标系，横轴表示时间t，纵轴表示空间x；
以每个时间t0为横坐标，对应的物体位置x0为纵坐标，在平面坐标系上画点，然后用平滑的曲线将点连接起来，得到曲线（或图像）；
单独看某一点，它的横坐标代表时间t，纵坐标代表空间位置x；看某一幅图像，横坐标对应的变化量代表时间间隔t，其对应的纵坐标变化量代表位移x，正负号反映位移的方向；
基于上述情况，得到的图像称为位移时间图像（x-t图像），简称位移图像。
位移图像反映了物体的位移随时间的变化。从图像中可以直接读取运动物体在某一时刻的位置；还可以得到物体在一定时间间隔内的位移；两个图像的交集代表两个对象。那一刻相遇（即处于同一空间位置）。
位移图像只能用于直线轨迹的运动，位移图像本身并不是物体的运动轨迹。
利用位移图像获取物体在一定时间间隔内的位移，即可计算出物体的平均速度。
3.描述粒子运动速度的物理量
1.速度
(1)速度的定义：速度v等于物体的位移x与该位移发生所需时间t的比值。其表达式为：
v=x/t
(2)速度的物理意义：用来描述物体位置变化快慢的物理量。
(3)速度是矢量，其大小在数值上等于单位时间内位移的大小，单位为m/s，其方向与位移方向相同。对于大小相等但方向不一致的情况，两个速度是不同的速度。
(4)若x=-5m，t=2s，则v=-2.5m/s，其中速度大小为2.5m/s，且速度方向与指定的正方向相反。指定的正方向是指建立的直线坐标是由时间确定的x轴的正方向。
2.平均速度和瞬时速度
(1)平均速度：运动物体的位移与时间的比值，方向与位移方向相同。当提及平均速度时，应注明相应的时间间隔或相应的位移。平均速度是行驶距离与时间的比值。
(2)瞬时速度：运动物体在某一时刻或某一位置的速度。瞬时速度简称为速度。除非另有说明，当提到“速度”时，均指瞬时速度。瞬时速率等于瞬时速度的大小，简称速率。
3.速度测量
原则：当时间间隔t足够小时，初始时刻t1和最终时刻t2可以认为是同一时刻，物体的平均速度（近似）等于该时刻的瞬时速度v，即，v=.但如果时间间隔太小，两点之间的距离就会太小，测量误差就会增大。因此，应根据实际情况选择两个测量点。
仪器和纸带处理：打点定时器，如果使用50Hz交流电源，打点时间间隔为t=0.02s。为了方便问题的处理，也可以对纸带进行处理，每五个点选取一个计数点，使得每个计数点之间的时间间隔为T=0.1s。
4.速度-时间图像
采用平面坐标系，横轴表示时间t，纵轴表示速度v；
以每个时刻t为横坐标，对应的（瞬时）速度v为纵坐标，在平面坐标系上画点，然后用平滑的曲线将点连接起来，得到曲线（或图像）；
单看某一点，它的横坐标代表时间t，纵坐标代表速度v；看某幅图像，横坐标对应的变化表示时间间隔t，其对应的纵坐标表示时间间隔t。变化代表速度变化v，正负号反映了速度的方向；
基于上述情况，得到的图像称为速度-时间图像（v-t图像），简称速度图像。
速度图像反映了物体瞬时速度随时间的变化。从图像中可以直接读取运动物体在某一时刻的速度；还可以获得物体在一定时间间隔内的速度变化；两幅图像的交点代表这两个物体在该时刻具有相同的速度（不一定处于同一空间位置）；当速度图像与时间轴相交时，表示物体运动的方向发生了变化（即速度的正负号发生了变化）。
速度图像只能用于轨迹为直线的运动，速度图像本身并不是物体的运动轨迹。
利用速度图像获取物体在一定时间间隔内的速度变化，即可计算出物体的平均加速度。
4.描述速度变化快慢的物理量
1、变速
速度变化量是描述速度变化程度的物理量。其单位与速度单位相同，均为m/s。
v=v2v1=vtv0
v是一个向量，v1对应时间t1，表示时间上的前一个速度，v2对应时间t2，表示时间上的后一个速度；v0和vt的含义类似，v0对应时间0，表示时间上之前的速度。vt对应时间t，表示时间上落后的速度。
速度v1、v2、v都是向量，因此计算时采用代数运算规则，并且必须注意符号。
例如，v1=-2m/s，v2=3m/s，则v=v2v1=3m/s(-2m/s)=5m/s。
将这个公式稍微变形一下，我们可以得到v2=v1+v，即最终速度v2等于初始速度v1加上速度变化v得到的值。
2.加速
定义：加速度是速度变化与发生这种变化所需时间的比率。它也称为速度变化率。用公式表示：
a=v/t
式中，时刻0对应的速度为v0，时刻t对应的速度为vt，时间间隔为t，速度变化量为v。
加速度是一个矢量，其大小在数值上等于单位时间内速度的变化，其方向与v的方向相同。
物理意义：加速度是用来描述物体速度变化快慢的物理量。
需要特别强调的是，速度v、速度变化v和加速度a之间没有必然联系。
通过速度图像可以得到时间间隔t和速度变化v，进而计算出加速度a。必须注意的是，时间间隔的初始时刻对应于初始速度v0，最后时刻对应于最终速度vt。
以初速度方向为指定正方向；如果v1=2m/s，v2=-3m/s，t=2s，则v=v2v1=-5m/s，则a=-2.5m/s2。其中，加速度大小为2.5m/s2，加速度方向与指定的正方向相反。也就是说，1秒内，速度降低了2.5m/s。
3、加减速运动的判断
当加速度a与初速度v0同向时，速度变化v=at与初速度v0同向，物体沿直线加速。例如v0=-3m/s，a=-2m/s2，方向相同，物体加速。
当加速度a与初速度v0的方向相反时，速度变化v=at的方向与初速度v0的方向相反，物体沿直线减速。例如v0=6m/s，a=-2m/s2，方向相反，物体减速。
判断加速度a和初速度v0是否同向，只需看两者的正负号是否相同即可。