二、位移、速度、加速度
1．位移
一个人从北京去重庆，可以选择不同的交通方式。既可以乘火车，也可以乘飞机，还可以先乘火车到武汉，然后乘轮船沿长江而上，显然，在这几种情况下，他所通过的路线，也就是他的运动轨迹是不一样的。路程是物体运动轨迹的长度，可见他所经过的路程也不相同。但是就位置变动来说，无论使用什么交通工具，走过了怎样不同的路程，他总是从北京到重庆，即位置的变动是相同的。
一般说来，当物体从某一点A运动到另一点B时，尽管可以沿不同的轨迹、走过不同的路程，但位置的变动是相同的。在物理学中用物理量位移来表示物体（质点）的位置变化。我们从初位置到末位置做一条有向线段，用这条有向线段表示位移，如图5-1所示。
图5-1 质点的位移
2．矢量和标量
在物理学中，像位移这样的物理量叫做矢量，它既有大小又有方向；而温度、质量这些物理量叫做标量，它们只有大小，没有方向。
矢量相加与标量相加遵从不同的法则。例如，一个袋子中原来有30 kg大米，又放入20 kg大米，那么现在大米的质量是50 kg。也就是说，两个标量相加遵从算术相加的法则。
我们再来考虑下面这个问题。一位同学从操场中心A点出发，向北走了40m，到达C点，然后又向东走了30m，到达B点。在纸上用有向线段表明他第一次，第二次的位移和两次行走的合位移。
显然第一次位移是40m，第二次位移是30m，两次的合位移为50m。
3．速度
不同的运动，位置变化的快慢往往不同，也就是说，运动的快慢不同。要比较物体运动的快慢，可以有两种方法。一种是相同时间内，比较物体运动位移的大小，位移大，运动得快。例如，自行车在40min内行驶了10km，汽车在相同时间内行驶50km，汽车比自行车快。另一种是位移相同，比较所用时间的长短，时间短的，运动得快。例如，百米赛跑，目前男子百米世界纪录是9.78s，而某位同学跑完100m用了13.5s，这位同学跑得慢些。
物理学中用位移与发生这个位移所用时间的比值表示物体运动的快慢，这就是速度，通常用字母v表示。如果在时间 Δt内物体的位移是Δr，它的速度就可以表示为
v=Δr/Δt
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。速度也是矢量，既有大小，又有方向。速度的大小在数值上等于单位时间内物体位移的大小，速度的方向就是物体运动的方向。
一般说来，物体在某一时间间隔内，运动的快慢不一定是时时一样的，所以由上式求得的速度，表示的只是物体在时间 Δt内的平均快慢速度，称为平均速度。
显然，平均速度只能粗略地描述运动的快慢。为了使描述精确些，可以把 Δt取得小一些。物体在从t到t+Δt这样一个较小的时间间隔内，运动快慢的差异也就小一些。Δt越小，运动的描述就越精确。可以想象，如果Δt非常非常小，就可以认为Δr/Δt表示的是物体在时刻t的速度，这个速度叫做瞬时速度，如图5-2所示。
图5-2 汽车速度计显示的速度
与所有矢量一样，速度既有大小又有方向。速度的大小叫做速率。汽车速度计不能显示车辆运动的方向，它的读数实际就是汽车的瞬时速率。日常生活和物理学中说到的“速度”，有时是指速率。
瞬时速度和瞬时速率都与一定的时刻对应。在技术上往往用很短时间内的平均速度近似地表示瞬时速度，随着技术的进步，测量可以达到很高的精确度。
对于印刷机械中滚筒的速度，我们可以采用滚筒行驶的路程除以所用的时间（一般取一小时），或者采用一小时滚筒所转的圈数，将圈数乘以滚筒的周长。下面我们来计算一个瞬时速度。
一印刷机滚筒直径为270mm，测出该机器的转速为7000转/时，请算出它的速度，以m/s表示。
（1）v=s/t
（2）t=3600s
4．加速度
不同物体的运动，速度变化的快慢往往是不同的。例如，飞机在地面从静止加速到刚离地面的过程中，速度是逐渐加快的。约在30s内，飞机的速度由0增加到约300km/h（相当于83m/s），飞机速度的变化与发生这个变化所用时间之比为：
为了描述物体运动速度变化的快慢这一特征，我们引入加速度的概念：加速度是速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值，通常用a表示。若用 Δv表示速度在时间间隔 Δt内发生的变化，则有：
a=Δv/Δt
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。
加速度也是矢量。在直线运动中，如果速度增加，加速度的方向与速度的方向相同；如果速度减小，加速度的方向与速度的方向相反。
如同平均速度与瞬时速度那样，加速度也有平均加速度与瞬时加速度之分。在运动过程中，加速度保持不变的运动叫做匀变速运动。在这种运动中，平均加速度与瞬时加速度相等。