物理机械运动基础知识（第一节机械运动）

第一章：运动的描述

谈到物理学，我能想到的最基础和最经典的是力学和运动学。运动是常见而直观的现象，运动学能直观而准确地描述物体的运动现象，故运动学很适合作为感知物理的入门级知识。欲探物理学，甚至可以说是整个自然科学的奥秘，不妨自此门而入。

进入正题。第一节，讲几个概念：机械运动、参考系、质点。

运动的定义教材未言，我的理解（似与马哲相通）：运动是一切变化结果和变化过程，这一点不必深究。不过至少高中阶段，运动学研究的运动无特殊说明，皆指机械运动：物体空间位置的变化。至于运动的分类，看看就好：

（这次用韦恩图来表示集合关系，以表诚意,竖直方向的圆周运动目前我了解的都是从最高点到最低点加速，从最低点到最高点减速的，比如绳子拉球转（只受重力和拉力），小球在圆轨道的转动（只受重力和支持力），速度大小一直在变化）

这类比数学几何中对三角形、四边形等的分类（个人的联想）。

·参考系。运动是相对的，描述一个物体，是要相对与某个物体而言的，这个物体即参考系（和坐标系不是一码事），又名参照物。上一句话何以成立？举个人车树模型为例（还不确定是否为科学史上的典型模型）：在一辆行驶的火车（你也可以换成客车、船、飞机，我的默认为火车）上，车内坐着睡着的同学A相对火车是静止的（假设你是一台装在车座上的摄像机，你看到A并没有改变位置），人相对于窗外的树却是向前动的（同理，假如你是在树上的摄像机），假如没有参考系，那人的运动状态不就“既在动又不在动”、 难以描述了吗？好，现在咱们谈谈A到底是静止还是运动、怎样运动。假如我是A，把我作为一个整体，不计内在器官活动的话，我在动吗？可我没感到自己在走、跳之类的呀？可是倘若我没动，我怎么从广州南到了深圳北？可见，虽然我感觉自己没有动身，但这只是相对于车厢没改变位置而已，相对于大地（或树），我的位置发生了改变。可见运动位置的改变不是一个物体自身的事情，他必须是物体和参考系一起实现的。依次道理，在行驶的火车上，我相对于树向前运动，而树相对我（我是参考系）向后运动。树没有长腿，按说不会“跑”，可按照咱们对运动的理解和相应参考系的确定，它“不动也得动”，就像我纳闷“我没动却从广州南到了深圳北”一样。你在火车、公交车上不是会常常看到“树往后跑”吗？

综上并拓展，总结关于参考系的四个要点如下：

⑴描述物体的（机械）运动时必须选择参考系；

⑵描述运动时，参考系是静止的。这样好描述物体的运动（如解物体速度，这句话在讲伽利略相对性原理时详解）静止即速度为0，比如车以方向向南，大小为300公里每小时的速度行驶，这里的速度其实是车相对大地的速度，并设定大地速度大小为0。我们说人相对车静止时，人相对于车的速度（V人车）大小为0，就是车在该的速度大小为0，即车是静止的。后面我们会学到讨论速度也必须交代对应参考系。但是，不能说：在某某参考系中，车的速度为嘛嘛嘛，参考系不是坐标系，它只是个物体（只不过它一确定，就能使位置标准确定了）。保留一个命题：速度都可以理解为差值吗？（但光速是个恒定值，这个讲相对论再说），

⑶一切物体都可被选作参考系，即参考系的选取是任意的；

⑷无特别说明情况下以大地为参考系。

再概括，参考系是必选的、静止的、任选的，多为大地。

·质点

进入正题。质点即将物体简化为一个点，认为所有质量集中在该点。妙在简化。为什么要用质点代替具象物体？因为化简了以后简单，简单到你不用描述人、车、树的大小形状等等，也可以描述（比如画示意图）三者的位置变化，简化不就是为了简单吗？为什么不用考虑大小形状这些因素？因为他们对与研究人、车、树的位置变化的影响一般小到可以忽略（如果你研究的问题精度要求很高，或者其他因素对精确度影响足够大就不可忽略，比如求车过隧道的时间，可能车长影响较大）。为什么物体的属性中只保留质量这一个？（物体的位置和运动状态不属于“属性”）之后研究运动的改变时质量是关键，学了牛顿三定律就知道了。

思想：简化思想。运用的科学研究方法：理想化模型研究方法。总结：

⑴理想化模型只保留主要因素，其余忽略，从而建模；

⑵能否忽略某因素，看其对所研究问题的影响程度。（当然，高考题一般是理想条件）

我希望本篇作品可以给大家带来的是立体化的印象，而并非单单知识本身，更有主动学习等意识、学习方法、思考过程、探究方法等科学素养；另一方面前面讲的心里话多了，读者可以和作者产生一些默契，后面就可以玩的更流畅啦。

关于哪些要记住：首先，大多内容经过细细看和思考后，都能理解通透，能提出的问题都想得通就可以了，一般都记得住，也不必反复看了。正题的重要内容我会黑体，需要记住，最好自己反复回顾（在脑海、眼前过一过），还有模型（如人车树模型，解释运动的相对性，进而解释引入参考系的原因），典题，核心在自己判断：我的不熟点、帮助我理解、记忆、解题的关键点，自己总结、发散。主动！

关于发散性提问：有时候不要过早地问为什么。（比如“参考系是静止的”）在物理和数学里很多人为定义的东西，你并不了解定义的大背景，产生疑惑很正常。与其过早问为什么，不如想想定义后的应用意义、慢慢再多学更多知识，会有时机成熟时，前后一打通，问题迎刃而解。生活上也是如此，不要着急被一些问题（尤其情感问题）困住，全面深入浅出认知后很多问题其实本来不是问题。

1．如图所示，一木箱静止在长平板车上，某时刻平板车以a = 2.5m/s²的加速度由静止开始向前做匀加速直线运动，当速度达到v = 9m/s时改做匀速直线运动，己知木箱与平板车之间的动摩擦因数μ= 0.225，箱与平板车之间的最大静摩擦力与滑动静擦力相等（g取10m/s²）。求：

（1）车在加速过程中木箱运动的加速度的大小

（2）木箱做加速运动的时间和位移的大小

（3）要使木箱不从平板车上滑落，木箱开始时距平板车右端的最小距离。

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