前文，喵小咪跟各位小夥伴介紹了參照物和參考系。物理學是非常重視概念的，概念是進行邏輯思維的節點，沒有概念就不可能有羅輯思維，在物理學中，概念的表達方式為各種物理量。本文，喵小咪主要介紹描述物體運動的物理量。
我們經常在電話裡跟另一頭的人介紹我們自己所在的位置，如果我們告訴對方，說自己在某某酒店或者是某某路上，對方可能並不能準確地知道我們所在的位置。這個時候，只有物理才能幫助我們。
我們需要建立一個坐標系，比如說，以雙方都知道的某個廣場或者是客運站為原點，正北方向為X軸，正東方向為Y軸，然後告訴對方的坐標位置（x,y）。當然了，打電話的人肯定是沒有測量過這個坐標的數值的。
不過我們今天已經有了GPS和北鬥導航，這些工作的交給導航軟體去做就可以了。這裡我要說的是，不論是GPS還是北鬥系統，都是利用了物理學的基本原理和技術，我們下面就針對這些做一下簡單的介紹。
一、位置矢量——描述物體運動的物理量
在生活中，我們隨時需要位置的定位，很多時候，這種定位都是自動完成的。比如，我們可以自動繞開障礙物不會撞上去；我們跟異性見面，會禮貌性地保持距離；飛彈發射，會自動定位和跟蹤目標等等。所有這些位置的確定，不僅僅包含距離信息，還同時包含方向信息。在物理學中，描述物體的位置和方向的物理量就是位置矢量，簡稱位矢。
位置矢量是在某一時刻，以坐標原點為起點，以運動質點所在位置為終點的有向線段。位移和位矢雖然都是矢量，但二者是兩個不同的概念。位矢是在某一時刻，以坐標原點為起點，以運動質點所在位置為終點的有向線段；而位移是在一段時間間隔內，從質點的起始位置引向質點的終止位置的有向線段。
以我們前文中介紹的三維坐標係為例，可以用一組坐標值（x,y,z）表示一個三維運動的質點的位置，括號中的三個數分別表示x坐標、y坐標、z坐標的值。在二維坐標系中，可以用（x,y）來描述二維運動質點的位置。（圖2）
質點在參照系內選定坐標系中的位置矢量，是一根由坐標系原點指向質點所在位置的有向線段，如圖2的r。三維坐標系中的位置矢量可以表示為r=xi+yj+zk。
二、位移——描述物體位置變化的物理量
導航系統在實際的應用中，我們終端的位置是在不斷的變化中的。比如我開車從A市到B市，我可以走高速，我也可以走省道，甚至可以穿過村鎮走縣道，這樣我們實際上就是可以有多條路徑，我的位置也在不斷的變化當中。為了不斷地確定位置的變化大小和方向，我們就需要引入一個新的物理量：位移，用△r來表示。
如圖3所示，在瞬時t質點位於（x,y）點，瞬時t+△t位於(x',y')點，則矢量表示質點從t時刻開始在△t時間間隔內的位移。它等於(x',y')點的矢徑與(x,y)點的矢徑之差，即△r=r（t+△t）－r（t）
在此處要特別注意：位移與路程的區別。路程ΔS是質點運動的軌跡（圖3中虛線部分）的長度。路程只有大小，沒有方向，是標量。
三、速度——描述物體運動快慢和方向的物理量
當我們駕駛著汽車從A市到達B市，車載導航上會不斷顯示出我們的瞬間車速，在駛出區間測速終點的時候，車載導航還會報出車輛經過測速區間的平均速度。在物理學用來描述物體運動快慢的物理量就是速度。
物理學上用質點的位移位移Δr和所用時間Δt的比值來表示這段時間內物體運動的平均快慢和方向，稱為Δt時間內的平均速度，記為v平，v平=Δr/Δt
平均速度是矢量，方向與位移Δr相同，平均速度的大小與取平均的時間間隔有關。（圖3）
當時間間隔Δt趨於零時，平均速度的極限稱為質點在t時的瞬時速度，v(t)=dr/dt，簡稱速度。瞬間速度的大小稱為速率。
自然界中物體的速率相差非常大，光在真空中的速率是299,792,458米/秒，約3×105千米/秒，是已知的速度上限。，地球繞太陽公轉的運動速率為3*10^4m/s，大陸板塊漂移的速率為1*10^-9m/s。
四、加速度——描述速度變化快慢的物理量
我們在日常駕駛車輛的過程中，車速並不是固定的值。如果有兩輛汽車開始靜止，均勻地加速後，達到10m/s的速度，A車花了10s，而B車只用了5s。它們的速度都從0變為10m/s，速度改變了10m/s。所以它們的速度變化量是一樣的。但是很明顯，B車變化得更快一些。我們用加速度來描述這個現象：B車的加速度>A車的加速度。顯然，當速度變化量一樣的時候，花時間較少的B車，加速度更大。也就是說B車的啟動性能相對A車好一些。
在物理學上，用加速度來表示物體速度變化的快慢，即：a=Δv/Δt，其中的Δv是速度變化量，這被稱為平均加速度。平均加速度因為所取得平均時間Δt不同而產生差別，所以，當我們來討論平均加速度的時候，一定要指出是哪一段時間內的平均加速度。
為了更精確滴描述某時刻t速度變化的快慢和方向，可以採用與引入瞬時速度一樣的方法來引入瞬時加速度。令Δt趨於無限小（即Δt→dt），對應的速度變化量為dv與對應的無限小的時間dt的比值稱為物體的瞬時加速度a(t)，簡稱加速度，即a(t)=dv/dt。
我們今天關於在北鬥導航中使用的這些我們在中學物理中就接觸過的物理量就介紹到這裡。感謝大家的耐心閱讀。歡迎關注老郭帳號，感謝您閱讀《喵小咪物理日記》系列物理學入門叢書。
【參考文獻】科學出版社《力學與理論力學》楊維紘著