在我们周围，到处都可以看到物体的运动.河水在奔流，鸟儿在飞翔，树叶在摇动，车辆在行驶，机器在运转……自然界的一切物体都在不停地运动.通常我们认为不动的物体，比如高山、桥梁、房屋等等，也随着地球一起运动.太阳在银河系中也在不停地运动.放在桌上不动的课本，不但随着地球一起运动，内部的分子、原子也在不停地运动着.宇宙中的一切，大到天体，小到分子、原子都处在永恒的运动中.
物体相对于其他物体的位置变化，叫做机械运动，常简称为运动.
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在运动，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.
选择不同的参考系来观察同一个运动，观察的结果会有不同.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.从匀速航行的飞机上向地面空投救灾物资，飞机上的观察者以飞机作参考系，看到这个被投下的物体是竖直下落的；地面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.
描述一个物体的运动情况时，参考系是可以任意选取的.但是，实际选取参考系的时候，需要考虑到使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，通常取地面或者相对于地面不动的其他物体作参考系比较方便.
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.
为了便于研究,物理学采用的方法是先做一些简化,不考虑物体的大小和形状,而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.
物理学对实际问题的简化,也叫科学抽象,不是随心所欲的,必须从实际出发,撇开不考虑的只能是与当前考察无关的因素,和对当前考察影响很小的因素.
在什么情况下物体的大小、形状属于无关因素或次要因素呢?这要看具体情况而定.例如,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——天津间的距离小得多，就可以不考虑列车的长度.当我们讨论地球的公转时，由于地球的直径（约1.3×104km）比地球和太阳之间的距离（约1.5×108km）小得多，也可以不考虑地球的大小和形状.
一个物体可否视为质点，这要看具体的情况而定,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，可以把地球视为质点.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.
运动的质点通过的路线，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运动叫做直线运动.是曲线的叫做曲线运动.
研究物体的运动，就是要知道物体的位置怎样随时间而变动.
时间和时刻
时间和时刻既有区别，又有联系.比如上午8时开始上课，到8时45分下课，这里的8时和8时45分就是这一节课开始和结束的时刻，这两个时刻之间相隔45分，就是上课所经历的时间.
如图所示，时刻可以用时间轴上的点来表示。这时表示时刻的两点之间的距离就表示所经历的时间.
时间的法定计量单位是秒、分、时，它们的符号分别是s、min、h.在实验室中常用停表来测量时间.在比较精确地研究物体的运动情况时，需要测量和记录很短的时间，在学校的实验室中常用打点计时器来测量.
位移
由北京去上海，你可以选择不同的交通路线，可以乘火车，也可以乘飞机，还可以先乘火车或汽车再换乘轮船.这些公路、铁路及空中或海上航线的长度都不相同，但是就位置的变动来说，你总是由初位置北京到达东南方向直线距离约1080km的上海.
在物理学中用一个叫做位移的物理量来表示质点的位置变动。设质点由初位置A，经过一段时间运动到末位置B，从初位置A指向末位置B的有向线段AB，就可以用来表示质点在这段时间内发生的位移.有向线段的长度表示位移的大小，有向线段的方向表示位移的方向.位移既有大小，又有方向，它和力一样，也是矢量，通常用秒表示位移.
位移和路程不同，路程是质点实际运动轨迹的长度.在图中，质点的位移是有向线段AB，而路程是曲线ACB、ADB或AEB的长度。路程只有大小没有方向，是标量.
匀速直线运动
质点在运动过程中，它的位置随时间而不断变动，位移也随时间而不断改变.例如，我们研究一辆汽车在一段平直公路上运动的情况，可以在公路旁每隔100m站一名拿着停表的观测者，记下汽车到达每个观测者的时间.测量的结果如下表所示.
从这些数据我们看出，在误差允许的范围内，在相等的时间里汽车的位移是相等的.在每5s的时间里位移都是100m，在每10s的时间里位移都是200m，等等.
物体在一条直线上运动，如果在相等的时间里位移相等，这种运动就叫做匀速直线运动.
在匀速直线运动中，既然在相等的时间里位移相等，那么，如果在时间t内的位移是s，在时间2t内的位移就是2S，在时间3t内的位移就是3S等等，即位移s跟发生这段位移所用的时间t成正比.
我们还可以用图象来表示位移和时间的关系.在平面直角坐标系中，用纵轴表示位移S，用横轴表示时间t，根据上述汽车运动的数据，在坐标平面上描点画出汽车运动的图象,可以看出各个点几乎都在一条通过原点的直线上.可见，匀速直线运动的位移和时间的关系的图象是一条直线.这种图象叫做位移—时间图象（s—t图象），有时简称位移图象.
变速直线运动
我们日常看到的直线运动，往往不是匀速直线运动.飞机起飞的时候，运动越来越快，在相等的时间里位移不相等.火车进站的时候，运动越来越慢，在相等的时间里位移也不相等.
物体在一条直线上运动，如果在相等的时间里位移不相等,这种运动就叫做变速直线运动.变速直线运动的位移图象不是直线，而是曲线.
速度
不同的运动，快慢程度并不相同，有时相差很大.要比较物体运动的快慢，可以有两种办法.一种是在位移相同的情况下，比较所用时间的长短，时间短的，运动得快.比如在百米竞赛中，运动员甲用10s跑完全程，运动员乙用11s跑完全程，甲用的时间短，跑得快.另一种是在时间相同的情况下，比较位移的大小，位移大的，运动得快.汽车A在2h内行驶80km，汽车B在2h内行驶170km，汽车B运动得快.那么，运动员甲和汽车A，哪个快呢？这就要找出统一的比较标准.如果我们算出它们各自在单位时间内（如每秒内的位
慢，我们引入速度的概念.
速度是表示运动快慢的物理量，它等于位移s跟发生这段位移所用时间t的比值.用v表示速度，则有
在国际单位制中，速度的单位是“米每秒”，符号是m/s（或m·s-1）。常用的单位还有千米每时（km/h或km·h-1）、厘米每秒（cm/s或cm·s-1）等等.
速度不但有大小，而且有方向，是矢量.速度的大小在数值上等于单位时间内位移的大小，速度的方向跟运动的方向相同.
平均速度和瞬时速度
在匀速直线运动中，位移s跟发生这段位移所用的时间t成正比，比
是做变速直线运动的物体在时间t（或位移s）内的平均速度平均速度通常用
表示，在变速直线运动中，不同时间（或不同位移）内的平均速度一般是不同的，因此，必须指明求出的平均速度是对哪段时间（或哪段位移）来说的.通常说某物体运动的速度是多大，一般都指的是平均速度.
平均速度表示做变速直线运动的物体在某一段时间内的平均快慢程度，只能粗略地描述物体的运动.要精确地描述变速直线运动，就要知道物体经过每一时刻（或每一位置）时运动的快慢程度.运动物体经过某一时刻（或某一位置）的速度，叫做瞬时速度.
在直线运动中，瞬时速度的方向与物体经过某一位置时的运动方向相同.它的大小叫做瞬时速率，有时简称速率.
技术上通常用速度计来测瞬时速率.汽车的速度计指针所指的数值，就是某时刻汽车的瞬时速率.乘汽车的时候，注意一下司机面前的速度计，就会看到，指针所指的数值随着行驶的快慢而改变.
*怎样理解瞬时速度
图中表示一辆做变速运动的汽车，我们要确定汽车经过A点时的瞬时速度.从A点起取一小段位移AA1，求出汽车在这段位移上的平均速度，这个平均速度可以近似地表示汽车经过A点的快慢程度.从A点起所取的位移越小，比如取AA2、AA3等，汽车在该段时间内的速度变化就越小，所得的平均速度就越能较精确地描述汽车经过A点的快慢程度.当位移足够小（或时间足够短）时，测量仪器已经分辨不出匀速运动和变速运动的差别，可以认为汽车在这段时间内运动是匀速的，所得的平均速度就等于汽车经过A点的瞬时速度了.
速度和时间的关系
匀速直线运动的速度是恒定的，不随时间而改变.如果我们在平面直角坐标系中用纵轴表示速度，横轴表示时间，作出它的速度—时间图象（v—t图象，有时简称速度图象），可以看出匀速直线运动的速度图象是与横轴平行的直线.
从匀速直线运动的速度图象不仅可以看出速度的大小，而且可以求出位移.运动物体在时间t内的位移s=vt，在速度图象中，就对应着边长分别为v和t的一块矩形面积（图中画斜线的部分）.
变速直线运动的瞬时速度随着时间而改变.如果坐在汽车驾驶员旁边，在汽车做变速运动的时候，注视速度计，记下间隔相等的各时刻的速度值，根据记录的数据就可以作出汽车运动的速度图象.下面是一次观测的数据，以及由这些数据作出的速度图象.
从数据可以看出，在误差允许的范围内，汽车每隔5s，速度增加10km/h，即在相等的时间内，速度的改变是相等的.车的速度图象是一条倾斜的直线.
在变速直线运动中，如果在相等的时间内速度的改变相等，这种运动就叫做匀变速直线运动.
上述汽车的运动是匀变速直线运动，它的速度随着时间而均匀增加，通常叫做匀加速直线运动.
此图所示的运动，也是匀变速直线运动，它的速度随时间而均匀减小，通常叫做匀减速直线运动.
常见的变速直线运动，速度不一定是均匀改变的，是非匀变速直线运动.可是，有些变速运动很接近于匀变速运动，可以当作匀变速运动来处理.例如，发射炮弹时炮弹在炮筒里的运动，火车、汽车等交通工具在开动后或停止前的一段时间内的运动，石块从不太高的地方下落的运动，石块被竖直向上抛出后向上的运动等，都可以看作匀变速直线运动.
不同的变速运动，速度改变的快慢是不同的.火车进站时速度减小得很慢，炮弹在炮筒里速度增加得很快。怎样描述速度改变的快慢呢？运动员投出铅球时，铅球的速度可以在0.2s内由零增加到17m/s，它每秒速度的增加量等于
迫击炮射击时，炮弹在炮筒中的速度在0.005s内就可以由零增加到250m/s，
每秒速度的增加量等于
。可见，炮弹的速度度改变比铅球的速度改变要快得多.为了描述速度改变的快慢，我们引入加速度的概念.
加速度是表示速度改变快慢的物理量，它等于速度的改变跟发生这一改变所用时间的比值.用v0表示物体开始时刻的速度（初速度），用vt表示经过一段时间t末了时刻的速度（末速度），速度的改变为vt-v0，用a表示加速度，那么
在国际单位制中，加速度的单位是“米每二次方秒”，符号是m/s2（或m·s-2）.常用的单位还有厘米每二次方秒（cm/s2或cm·s-2）.
加速度不但有大小，而且有方向，也是矢量.加速度的大小在数值上等于单位时间内速度的改变.在变速直线运动中，速度的方向始终在一条直线上.取初速度v0的方向为正方向，如果速度增大，末速度vt大于初速度v0，加速度是正值，这时加速度的方向跟初速度v0的方向相同；如果速度减小，加速度是负值，这时加速度的方向跟初速度v0的方向相反.
在匀变速直线运动中，速度是均匀变化的，比值
是恒定的，加速度的大小不变，方向也不变，因此，匀变速直线运动是加速度不变的运动.
一些物体运动的加速度（a/m·s-2）
速度和时间的关系
vt=v0+at.（1）
这是匀变速直线运动的速度公式，它表示出了匀变速直线运动的速度和时间的关系.vt是t的一次函数，从学过的数学知识知道，它的函数图象是倾斜的直线，这正是前面学过的匀变速运动的速度图象.
【例题1】汽车在紧急刹车时，加速度的大小是6m/s2，如果必须在2s内停下来，汽车行驶的最大允许速度是多少？
位移和时间的关系
就是匀变速直线运动的位移公式，它表示出匀变速直线运动的位移和时间的关系.
【例题2】一辆汽车原来匀速行驶，然后以1m/s2的加速度加快行驶，从加快行驶开始，经12s行驶了180m.汽车开始加速时的速度是多大？
*位移公式的另一种推导
匀速直线运动的位移也可以利用速度图象求出.位移的数值等于速度图象与横轴所围的“面积”.
同样，做匀变速直线运动的物体，在时间t内的位移的数值等于速度图线下方的梯形OAPQ的“面积”.为什么呢？我们可以这样来理解：
设想把时间t分成许多小的时间间隔，在每一个小的时间间隔内物体都做匀速运动，而从一个时间间隔到下一个时间间隔，速度跳跃性地增加.也就是用图甲中折线AA′BB′CC′……所表示的设想的运动，代替由直线AP所表示的真实的匀变速运动.这种设想的运动，每一个小的时间间隔内的位移，数值上等于相应时间间隔的图线下方的一条矩形的面积；在时间t内的位移，在数值上等于折线下方画有斜线部分的面积.时间间隔分得越细，设想的运动就越接近真实的运动（图乙）.当时间间隔分割得足够小时，折线趋近于直线AP，设想的运动就代表了真实的运动.由此可以求出匀变速运动在时间t内的位移，它在数值上等于直线AP下方的梯形OAPQ的面积（图丙）.这个面积等于
S=S1+S2=OA×OQ+1/2（AR×RP）
这就是匀变速直线运动的位移公式.
匀变速直线运动规律的应用
【例题1】发射枪弹时，枪弹在枪筒中的运动可以看作是匀加速运动.如果枪弹的加速度大小是5×105m/s2，枪筒长0.64m，枪弹射出枪口时的速度是多大？
【例题2】一个滑雪的人，从85m长的山坡上匀变速滑下，初速度是1.8m/s，末速度是5.0m/s，他通过这段山坡需要多长时间？
自由落体运动
物体自由下落的运动是一种常见的运动.挂在线上的重物，如果把线剪断，它就在重力的作用下沿着竖直方向下落.从手中释放的石块，在重力的作用下也沿着竖直方向下落.
不同物体下落的快慢是否相同呢？
在同一高度同时释放面积相等的一片金属片和一张纸片，可以看到金属片比纸片下落得快.从这里似乎可以得到结论：物体下落的快慢是由它们的重量大小决定的，物体越重，下落得越快。16世纪以前，许多学者就是这样看的.其实，这个结论是错误的，它没有考虑空气阻力的影响.纸片比金属片轻，空气阻力对它的影响比较大，所以才下落得慢.把纸片团成一个小纸团，再让它和金属片同时下落，由于纸团受到的空气阻力要比纸片受到的空气阻力小得多，纸团和金属片几乎是同时落地的.
拿一个长约1.5m，一端封闭，另一端有开关的玻璃筒，把形状和质量都不同的一些物体，如金属片、小羽毛、小软木塞、小玻璃球等，放到这个玻璃筒里.如果玻璃筒里有空气，把玻璃筒倒立过来以后，这些物体下落的快慢不同.把玻璃筒里的空气抽出去一些，把玻璃筒倒立过来，这些物体下落的快慢就比较接近.空气抽出去得越多，它们下落的快慢越接近.当把筒中的空气几乎全部抽出时，这些物体下落的快慢就相同了.
物体只在重力作用下从静止开始下落的运动，叫做自由落体运动.这种运动只有在没有空气的空间里才能发生.在有空气的空间里，如果空气阻力的作用比较小，可以忽略不计，物体的下落也可以看做自由落体运动.
左图是自由落体（小球）的频闪照相的照片，照片上相邻的像是相隔同样的时间拍摄的.从照片上可以看出，在相等的时间间隔里，小球下落的位移越来越大，表明小球的速度越来越大，即小球是在做加速运动.
伽利略仔细研究过物体下落的运动以后指出：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动.
自由落体加速度
在同一地点，从同一高度同时自由下落的物体，同时到达地面.这就是说，这些初速度为零的匀加速运动，在相同的时间里发生了相等的位移，根据
可知，它们的加速度必定相同。
在同一地点，一切物体在自由落体运动中的加速度都相同.这个加速度叫做自由落体加速度，也叫做重力加速度，通常用g来表示.
重力加速度g的方向总是竖直向下的，它的大小可以用实验的方法来测定.
重力加速度的数值g/m·s-2
精确的实验发现,在地球上不同的地方,g的大小是不同的.在赤道g=9.780m/s2，在北京g=9.801m/s2.通常的计算中，可以把g取作9.8m/s2.在粗略的计算中，还可以把g取作10m/s2.
由于自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，所以匀变速直线运动的基本公式以及它们的推论都适用于自由落体运动，只要把这些公式中的v0取作零，并且用g来代替加速度a就行了.