何炅电视机前的观众朋友们大家好！
撒贝宁欢迎收看：男生女生请就位！
何炅今天这期节目，我们将和嘉宾们一起探索机械运动，质点，参考系，时间与位移的奥秘！
所有嘉宾好耶！
观众们啊啊啊啊啊啊啊
撒贝宁在这之前，请各位嘉宾思考一个问题：什么是运动呢？
所有嘉宾沉思中、、、、、
宋雨琦运动，应该是一种变化吧。
何炅雨琦答对了，运动就是一种变化。这个世界上，有许许多多不同的运动。其中，机械运动是最基本的一种运动。机械运动，就是位置的改变。
撒贝宁那么机械运动分哪几种呢？
肖战既然机械运动就是位置的变化，那么过年的时候我在家里擦窗户，毛巾在窗户上的运动应该是一种机械运动吧。
何炅没错，这样的机械运动被称为平动，平动的意思就是物体朝向不变，在空间中平移的运动。像刚才肖战同学提到的擦窗户，毛巾的朝向没有改变，只是位置不断变化，就是平动。
撒贝宁那么还有哪种运动是机械运动呢？
鞠婧祎转笔的时候，笔的位置也不断变化，这是不是机械运动呢？
何炅当然啊，这样的机械运动被称为转动，转动的意思就是朝向改变，围绕转轴旋转的运动。刚才鞠婧祎同学所说的转笔，可以看作笔绕着一条无形的转轴在转动。
撒贝宁那么，我们可不可以把平动和转动结合起来，形成一种新的机械运动呢？
虞书欣上次去坐过摩天轮，绕着中心旋转的摩天轮在发生转动，但是摩天轮上每一个房间的朝向并没有改变，在发生平动。如果摩天轮上的房间也在旋转，那么房间最终会颠倒过来，这得多可怕啊！
何炅太正确了！我们把平动和转动相结合的运动称为复合运动。
撒贝宁能不能再举出一个跟复合运动有关的例子？
王一博摩托车开动时，车轮既绕着中心转动，又跟着中心向前平动。
何炅正确，其实车轮的转动也可以看成绕车轮最低点的转动。
所有嘉宾？什么意思啊？
撒贝宁如果用高速摄像机拍下车轮运动的瞬间，可以发现每一个与地面相交的点都与地面速度一致，也就是速度为零。
所有嘉宾原来如此！
观众们太厉害了！
何炅让我们再思考一个问题：如果在摩托车轮边缘上取一点a,在摩托车开动的过程中，a点的运动轨迹会是什么样呢？
易烊千玺应该会是一条波浪线吧。
撒贝宁更准确的说，应该是一条有尖角的波浪线。因为当a点与地面相交的瞬间，a的速度与地面相等，速度为零，既不能往左也不能往右，只能形成一个“尖”。这条轨迹还有一个好听的名字叫摆线。最早测出摆线围成图形面积的人是著名科学家伽利略，他用一个和铁板厚度一样的圆铁片在铁板上滚出摆线，将摆线围成的图形剪下来进行称重，发现重量正好是圆铁片重量的三倍，随即推导出摆线围成图形面积为圆片面积的三倍，也可以写成公式：S=3πR²
何炅如果在摩托车轮的边缘到中心的距离上取一点b，也就是在半径上取一点b，它的运动轨迹会是什么样呢？
王俊凯因为b点与车轮中心的连线比半径短，所以b点的速度应该会比a点慢，所以b点的运动轨迹应该是一条起伏较小的波浪线。
撒贝宁正解。
何炅如果在车轮外取一点c,使c与车轮一起转动，它的运动轨迹会是什么样呢？
王源因为c点与车轮中心的连线比半径长，所以c点的速度应该会比a点快，并且当c点旋转到地下时，运动轨迹还会往回扣，c点的运动轨迹应该是一条回扣的波浪线。
撒贝宁正解。
何炅关于机械运动的讨论已经差不多结束了，下面我们一起来思考下一个问题：什么是质点？
迪丽热巴质点就是一个只有质量，没有体积的点。
撒贝宁是的，当研究一个物体的运动时，如果物体的大小和形状对研究结果影响不大，我们就可以将该物体看做一个质点。
贺峻霖质点听起来像是一种忽略次要特征的理想化物理模型。
何炅贺峻霖同学太聪明了，建立理想模型，可以使复杂的问题得到简化，使研究过程更加方便。
撒贝宁那我们再想一想，什么情况下能把研究物体看成质点呢？
丁程鑫如果是研究地球绕着太阳公转的运动轨迹的话，地球的体积比太阳小得多，相对于太阳而言，地球的形状和大小可以忽略不计，地球的形状和大小也对运动轨迹影响不大。这种情况下，地球应该可以看做一个质点。
赵露思如果研究地球自转的过程的话，自转过程中地球上不同纬度的点运动轨迹不同，因此这时地球的大小和形状不能忽略，不能看成一个质点。
肖战还有，如果研究火车车轮的转动，火车的整体与车轮的运动状态不同，因此火车的形状和大小甚至结构都不能忽略，火车不能被看成一个质点。
何炅总而言之，当研究转动的物体和物体局部的运动时，不能将物体看成质点。否则也没办法进行研究了。
撒贝宁接下来，让我们一起讨论一下参考系吧。
宋雨琦参考系是研究物体运动时选择的参照物吗？
何炅是的。运动是一个相对的过程，其实世界上所有物体都无时无刻的进行运动，在这个意义上，运动是绝对的。但是当我们研究某一个物体的运动时，就需要选择一个物体作为参照。一旦选定了参考系，就默认参考系为静止状态，所研究物体相对于参考系运动。选择的参考系不同，物体的运动状态和运动规律也不同。在这个意义上，运动是相对的。
虞书欣就像我们坐高铁来参加这次节目的时候，高铁开动时，对于站台上的人来说我们在运动，因为他们选择的参考系是站台。而对于坐在高铁上的我们来说，我们是静止的，因为我们选择的参考系是高铁。
鞠婧祎那既然如此，为什么以前的科学家们为日心说和地心说争论不休呢？选择不同的参考系，星体的运动状态和规律肯定就不一样啊。
撒贝宁因为使用日心说来解释天体运动问题会比地心说更加简单方便，星体“绕”着太阳转动的轨迹比“绕”着地球转动的轨迹更规律简洁，并且牛顿发现的定律只有在日心说成立时才会成立。后来相对论的提出，指出所有参考系的物理规律都一样，牛顿定律只是在某些情况下简化的特殊规律。
观众们哇，原来是这样！
所有嘉宾哇，原来是这样！
易烊千玺选定参考系之后，我们又该怎么对物体的机械运动情况，也就是位置改变情况进行定量分析呢？
何炅这个时候，就要引入坐标系了。我们可以在坐标系上确定原点，正方向和单位长度，对物体的机械运动进行定量描述。
撒贝宁如果只研究物体在一条线上的运动，我们就可以使用一维坐标系，也就是数轴。
王一博以此类推，当研究物体在平面上的机械运动时，可以使用二维坐标系，也就是平面直角坐标系。
王俊凯当研究物体在空间上的机械运动时，可以使用三维坐标系，也就是空间直角坐标系。
何炅当我们对机械运动和质点概念，参考系与坐标轴的选用有了充分了解，我们就可以开始探索时间与位移的相关内容了。
撒贝宁任何物体的运动都离不开时间，那什么是时间呢？
贺峻霖今天晚上12点我们一起去吃宵夜，12点算是时间吗？
丁程鑫我们录制这个节目将会消耗两个小时，两个小时算是时间吗？
何炅峻霖和程鑫说的都是时间。峻霖同学说的是时刻，时刻的意思就是时间点。程鑫说的是时间，这个时间指的是两个时刻之间的时间间隔。
王源我们可不可以也建立一个坐标系，来表示时间的变化呢？
撒贝宁当然可以啦。
撒贝宁时间轴上的每一点都是一个时刻，每两个点之间的间隔都是一个时间。
何炅其中，刻度第0s到第1s之间的距离被称为第一秒，第1s到第2s之间的距离被称为第二秒，以此类推，每一个刻度间隔都拥有了自己的名字。
迪丽热巴按照这样的逻辑，刻度上的第1s就是第一秒的末尾，也就是第一秒末，但同时它也是第二秒的开端，也就是第二秒初。
撒贝宁没错，时间轴上的每一个刻度都是它前面时间的末尾和后面时间的开端。想要计算一段时间，可以用它的末坐标减去初坐标。
何炅现在让我们来说说位移吧。
赵露思位移，听起来是指位置的移动啊。
撒贝宁是的，位移就是描述质点位置变化的物理量。位移也是由物体始位置指向末位置的有向线段。
肖战等等，有向线段就是有方向的线段咯。为什么一定要强调位移的方向呢？还有，位移听起来有点像之前了解过的路程，但又好像和路程不太一样。它们之间有什么区别呢？
何炅这，就要涉及矢量和标量的概念了。
撒贝宁矢量是有大小，有方向的量，而标量是只有大小，没有方向的量。力，速度，加速度，还有今天所说的位移都是矢量，所以需要强调位移的方向。质量，速度，时间和路程都是标量，所以不用强调方向，毕竟标量都没有方向嘛。
虞书欣所以，有大小，有方向的量就一定是矢量吗？
何炅这也不一定。矢量必须满足两个条件--交换律和平行四边形法则。交换律就是交换顺序，对最终结果的影响不变。比如先往东走4米，再往北走3米，即使交换两段位移的顺序，对最终的位置也没有影响，也就是对总位移没有影响。但是如果，我们将一台手机先向右翻转90°，再向下翻转90°，如果调换转动的顺序，手机的朝向就会和调换顺序前不一样。因此空间中的翻转即使有大小，有方向，也不是矢量，大家可以翻转自己的手机试一试。平行四边形法则就是可以将多个物理量以平行四边形的形式进行合成与分解。我们可以将刚才的两段行走放在一个平面直角坐标系里，分别作末位置在x轴和y轴上的投影，发现这投影可以和坐标轴构成一个特殊的平行四边形--矩形，两段位移可以合成该矩形的对角线，也就是总位移。这段总位移也可以反向分解为任意两段分位移。
撒贝宁刚才肖战同学还提到了路程和位移的关系，路程是物体的运动轨迹，而位移只是位置的改变，无论路程如何，都不会改变物体运动中的末位置和始位置，也就不会改变物体的位移。
鞠婧祎就像去录节目的时候，直接到节目现场和买杯奶茶再到节目现场，虽然路程不同，位移却是一致的。
肖战原来如此。
何炅通常情况下，路程的大小都会比位移大，但是当物体作单向直线运动时，路程的大小就与位移大小相等。
王一博我发现在我们的讨论过程中，将时间与位移和坐标轴相结合，时间与位移都可以通过末坐标减初坐标进行计算。
撒贝宁这也被称为坐标差。
何炅今天的节目就到此结束了，我们一起了解了机械运动的概念，质点，参考系与时间的性质与应用。想要了解更多精彩内容，敬请期待下一期的--男生女生请就位！我们下期再见！
观众们呜呜呜呜呜呜呜！（欢呼）
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