自然坐标系是一种描述物体位置和运动的坐标系，其原点通常与某个固定点重合，坐标轴的方向根据自然界的物理规律确定。在自然坐标系中，两个单位矢量是这样定义的：切向单位矢量，沿质点所在点的轨道切线方向；法向单位矢量，垂直于在同一点的切向单位矢量而指向曲线的凹侧。这两个单位矢量的方向随质点位置的不同而不同。自然坐标系不仅适用于平面运动，也可以用于三维空间的运动。在三维情况下，应该引入两个法向单位矢量。