# 空间、时间与运动

> IB 物理 SL · IB 物理 SL 2025
> 来源: https://www.owlsprep.com/zh/study/ib-physics-sl-u1-overview/
> 占比: 占 IB 物理 SL 考试总分的 20-22%

这个核心基础单元介绍了支撑整个物理学的核心力学概念，涵盖从日常运动到轨道动力学的内容。你将在这里培养定量技能，以描述、预测和分析常见物理场景中的运动。

**先修:** 高中代数和基础三角学; 熟悉基础物理量的国际单位制（SI）

## 学习目标

- 使用基础运动学物理量和匀加速运动公式描述运动
- 分析力、动量和能量相互作用，求解一维和二维力学问题
- 运用牛顿定律和引力理论建立圆周运动与轨道运动模型
- 将核心力学概念与日常生活和天体物理中的运动场景结合起来

## 单元概览

本单元遵循清晰的学习逻辑：你将从不考虑运动原因的运动描述开始（运动学），接着学习运动改变的原因（力与动量），然后探索伴随运动发生的能量转移，最后将所有之前学到的概念应用到曲线运动和轨道运动中。

本单元的知识点会在 IB 物理 SL 考试的试卷 1（选择题）和试卷 2（结构化问答题）中都进行考查，并且是大纲中所有后续单元的基础。

本单元分为 4 个核心子主题：
- [运动学](https://www.owlsprep.com/study/ib-physics-sl-u1-kinematics/) — 使用位移、速度、加速度和运动学方程描述一维和二维运动。
- [力与动量](https://www.owlsprep.com/study/ib-physics-sl-u1-forces-and-momentum/) — 内容涵盖牛顿运动定律、受力图、冲量和碰撞过程的动量守恒。
- [功、能与功率](https://www.owlsprep.com/study/ib-physics-sl-u1-work-energy-and-power/) — 介绍做功、能量守恒、动能/势能以及功率计算。
- [圆周运动与引力](https://www.owlsprep.com/study/ib-physics-sl-u1-circular-motion-and-gravitation/) — 将之前的概念应用到匀速圆周运动、牛顿引力定律和轨道运动中。

## 常见错误

- **错误做法:** 在合成或分解运动分量时混淆标量和矢量
  - 原因: 矢量合成时需要考虑方向，而标量只需直接数值相加，与方向无关
  - 正确做法: 在合成或计算结果前，始终先将矢量分解到互相垂直的x/y分量上
- **错误做法:** 将向心力当成作用在旋转物体上的额外独立力
  - 原因: 向心力是指向旋转中心的合外力，并非额外的力
  - 正确做法: 先画出所有单独作用的力，再计算出作为向心力的合外力
- **错误做法:** 未检查是否存在外力就直接应用动量守恒/能量守恒
  - 原因: 外力会改变总动量，并且做功改变总机械能
  - 正确做法: 应用守恒定律前，先确认系统是封闭的（无合外力）

## 速查表

| 概念 | 核心公式/规律 |
| --- | --- |
| SUVAT（匀加速运动） | $v = u + at$, $s = ut + \frac{1}{2}at^2$, $v^2 = u^2 + 2as$ |
| 牛顿第二定律 | $F_{net} = ma = \frac{\Delta p}{\Delta t}$ |
| 动量守恒定律 | $\sum p_{initial} = \sum p_{final}$ |
| 做功 | $W = Fs\cos\theta = \Delta E_k$ |
| 机械能守恒 | $\Delta E_k + \Delta E_p = 0$ (no resistive forces) |
| 向心加速度 | $a_c = \frac{v^2}{r} = \omega^2 r$ |
| 牛顿万有引力定律 | $F = G\frac{M_1 M_2}{r^2}$ |
| 轨道速度 | $v = \sqrt{\frac{GM}{r}}$ |

## 下一步

从本单元的第一个子主题运动学开始学习吧，你将在这里掌握描述一维和二维运动所需的核心定义和公式。这些知识是本单元所有后续子主题的基础。完成这里全部四个子主题后，你就可以进入 IB 物理 SL 的下一个核心单元热物理学了。

- [运动学（本单元第一个子主题）](https://www.owlsprep.com/zh/study/ib-physics-sl-u1-kinematics/)
- [热物理学（下一个单元）](https://www.owlsprep.com/zh/study/ib-physics-sl-u2-overview/)
- [力与动量](https://www.owlsprep.com/zh/study/ib-physics-sl-u1-forces-and-momentum/)

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来自 [OwlsPrep](https://www.owlsprep.com) —— A-Level / IB / AP / IGCSE 免费学习指南，依据官方考纲编写。原页面：https://www.owlsprep.com/zh/study/ib-physics-sl-u1-overview/