一、机械运动

参考系 既然一切物体都在运动，我们观察和研究一个物体运动的时候，就必须选定某个另外的物体作为标准，参考这个标准来进行研究。例如，我们说房屋、树木是静止的，行驶的汽车是运动的，这是以地面作标准来说的。坐在行驶的火车车厢里的乘客，认为自己是静止的，在车厢里走动的乘务员是运动的，路旁的树木在向后倒退，这是以车厢作标准来说的。在描述一个物体的运动时，选来作为标准的另外的物体，叫做参考系。

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同一个运动，如果以不同的物体作为参考系，观察的结果可能不同。坐在行驶的火车车厢里的乘客，如果以车厢作参考系，他是静止的；如果以地面作参考系，他是随同车厢一起运动的。从匀速航行的船的桅杆上落下一个物体，船上的观察者以船作参考系，看到这个物体是竖直下落的（图4-1 甲）；岸上的观察者以地面作参考系，看到这个物体是沿着曲线下落

的（图 4-1 乙）。

原则上说，研究一个物体的运动时，参考系是可以任意选取的。观察在河里游泳的人的运动，可以选取河岸作参考系，也可以选取在河上航行的船只作参考系。研究天体的运动，可以选取地球作参考系，也可以选取太阳作参考系。但是，实际选取参考系的时候，往往要考虑研究问题的方便，使对运动的描述尽可能简单。比如，研究太阳系中行星的运动，太阳是理想的参考系，研究地面上物体的运动，一般来说取地面或者其他相对于地面不动的物体作参考系比较方便。

平常我们说，太阳升起和落下，是用什么作参考系的？

质点 研究物体的运动，第一步是确定物体的位置。物体都有一定的大小和形状，物体的不同部分在空间的位置并不相同。在运动中，物体的各部分的位置变化一般来说也是各不相同的。所以，要详细描述物体的位置及其变化，并不是一件简单的事情。但是，在某些情况下，却可以不考虑物体的大小和形状，而使问题简化。一列火车从北京开往天津，当我们讨论火车的运行速度或运行时间这类问题时，由于列车的长度比北京一天津间的距离小得多，就可以不考虑列车的长度。射出的炮弹，落下的雨滴， 当我们讨论它们的运动情况时，由于它们的大小比它们运动的空间范围小得多，就可以不考虑它们的大小和形状。在这些情况下，我们可以把物体看作一个有质量的点，或者说，可以用一个有质量的点来代替整个物体。用来代替物体的有质量的点叫做质点。

一个物体可否视为质点，这要看问题的具体情况而定。研究一列火车在两地间运行，如前所述，可以把列车视为质点。如果研究列车通过某一标志所用的时间，就必须考虑列车的长度，而不能把列车视为质点。研究地球的公转时，由于地球的直径（约 1.3×104 千米）比地球和太阳之间的

距离（约 1.5×108 千米）小得多，因而可以忽略地球的大小和形状，把它当作质点。可是研究地球的自转时，我们却不能忽略地球的大小和形状， 当然不能把地球当作质点了。

运动的质点通过的径迹，叫做质点运动的轨迹。铅笔尖在纸上划过后，

留下的痕迹就是铅笔尖的运动轨迹。质点运动的轨迹是直线的叫做直线运 动，是曲线的叫做曲线运动。这一章研究直线运动。

自然界中任何一种事物及其运动变化，都是比较复杂的。研究问题，要暂时撇开起作用很小的次要因素，抓住主要因素。例如，如果物体的形状和大小在所研究的问题中起的作用很小，我们就可以暂时撇开它，而把物体看作是一个有质量的点，即质点。质点这个概念，以及前面讲过的光线的概念等，都是一种科学的抽象，一种理想化模型。