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直線運動是最基本的運動形式，物體沿著一條直線路徑移動。我們用數軸來描述直線運動，選定原點和正方向建立參考系。位置表示物體在數軸上的坐標，位移是位置的變化量，等於末位置減去初位置。現在我們看到粒子從位置-2移動到位置2，位移為4個單位。
速度描述物體位置變化的快慢。平均速度等於位移除以時間間隔。在位置時間圖像中，平均速度等於連接兩點直線的斜率。瞬時速度是位置對時間的導數，表示某一時刻的速度。我們看到物體沿拋物線運動，從t等於1秒到3秒的平均速度為2.5米每秒。
加速度描述速度變化的快慢，等於速度變化量除以時間間隔。在速度時間圖像中，加速度等於直線的斜率。正加速度表示物體加速運動，負加速度表示物體減速運動。我們看到前3秒物體做正加速度運動，加速度為2米每二次方秒，後3秒做負加速度運動，加速度為負1米每二次方秒。
等速直線運動是最簡單的運動形式，物體的速度保持恆定，加速度為零。位置與時間成線性關係，公式為x等於x0加vt。在位置時間圖像中表現為直線，斜率等於速度。在速度時間圖像中表現為水平直線，表示速度不變。
等加速直線運動是加速度恆定的運動。有三個基本公式：速度公式v等於v0加at，位移公式x等於v0t加二分之一at平方，以及v平方等於v0平方加2ax。位置時間圖像是拋物線，速度時間圖像是直線，其斜率等於加速度。速度時間圖像下的面積表示位移。