在球磨机的运动状态试验中，红星专家对颗粒分别按照速度和颗粒类型进行着色，得到稳定状态下大型球磨机内的物料运动状态。物料表面近似为双曲线，从底脚区缓慢上升到物料中部，然后陡峭延伸到物料顶部。球磨机中的物料明显分为五个区:圆周运动区域、泻落区、抛落区、惰性区和空白区。
磨机筒体附近的颗粒随着磨机的旋转而旋转上升，以较高的速度从底脚区旋转到一定高度，此时，颗粒所受的合力为零，这一位置称为物料的肩部位置。部分物料沿着近似双曲线的表面落到水平底脚区，此处钢球运动最为活跃，产生冲击、滚动甚至跳动，这部分物料就是泻落物料。部分颗粒沿抛物线轨迹落到底脚区域，有的直接落到了没有物料覆盖的衬板上，这部分物料被称为抛落物料。
在球磨机的运动状态分析中可知，速度最快的颗粒是直接落到底脚区的做抛落运动的物料;其次是泻落物料。当它们刚好达到磨机中心下部时速度达到最大值，到达底脚区前速度减慢。接下来速度较快的颗粒是随着磨机筒体旋转的颗粒;环形带(蓝色代表的)的颗粒移动非常缓慢，在这一区域内磨矿作用最弱，称为“惰性区”。当转速较低而装料较多时这部分面积就会较大，磨矿效果也越差;在抛落物料右上方的空白区内没有介质和物料，因此就不会发生磨矿作用。
由于矿石颗粒和介质的大小、质量的差别，球磨机内存在颗粒的径向分离现象：靠近筒体的区域大都是质量较小的细颗粒，抛落物料的最外层也是细小的矿石，质量大的介质分布在靠近筒体中心的内部区域。球磨机中这种现象是有益的，能够确保抛落物料中的介质在内部运动，落到物料堆上，减少对衬板的冲击损坏。
