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物理学是量化现实的科学。它的影响延伸到所有自然科学，包括生物物理学、天文学和化学。物理学对物质和能量之间的所有相互作用进行了分类，并试图回答宇宙中最核心的问题。
在物理学中，不同类型的物质-能量相互作用定义了科学的基本分支。能量以热、光、辐射、声音、运动和电的形式存在。它可以存储在物体的化学键、物理张力和原子核中。物质是指任何有质量的东西，或任何由原子组成的占据空间的东西。
1. 运动
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物理课的第一课题是运动：物体如何移动、移动的速度、移动的位置以及加速和减速的速度。
物理学家通常使用速度和加速度来表征运动。速度指的是特定方向的运动，而加速度衡量速度变化的快慢。例如，在某处行驶时，驾驶员和汽车都有速度，这意味着它们以某种速度朝特定方向移动。所述驾驶员可能会不时改变他们行驶的速度，交替加速和减速。
2. 牛顿第一定律
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在伽利略和牛顿之前，许多人认为物体减速是因为它们有一种自然的内在倾向。
而牛顿则认为：每个物体都会继续保持静止状态，或匀速直线运动，除非它被施加在其上的力迫使它改变该状态。
牛顿第一定律表达了惯性原理：物体的自然行为是以恒定速度沿直线运动。在没有外部影响的情况下，身体的运动会保持现状。
牛顿第一定律解释了为什么火箭一旦发射到太空真空中，在没有空气或其他力的阻力的情况下，它会无限期地保持匀速直线运动。
3. 牛顿第二定律
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物体运动的变化与施加的力成正比；并且是在施加力的直线方向上制作的。
牛顿所说的“运动”是指现在称为动量的量，它取决于物体中所含物质的量、物体运动的速度以及运动的方向。
牛顿第二定律断言，力取决于施加该力的物体的质量及其加速度。这也是为什么，如果有人从飞速运行的高铁上往下扔东西，被砸到的人可能会因此丧命的原因。
4.牛顿第三定律
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对每一个行动，总是有对立的同等反应；或者，两个物体对彼此的相互作用总是相等的，并且指向相反的部分。
力量不会孤立地行动；每个总是伴随着另一种向相反方向推或拉的力。例如，当将椅子推过地板时，不仅人会施加一个力来移动椅子，而且地板会施加另一种力（摩擦力）来抵抗推力。牛顿第三定律的一些例子包括汽车的车轮在地面上向后推，利用道路的摩擦力向前移动；或者鸟的翅膀向下和向后推动空气以产生升力并向前飞。
5.重力
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重力是一种吸引力。它不仅将事物吸引到地球表面，而且还使行星围绕恒星运行。
在地球上，重力赋予物理物体重量，而月球的引力导致海洋中的月下潮汐。重力还具有许多重要的生物学功能，有助于通过向地性过程引导植物生长，并影响多细胞生物体内的液体循环。重力对人体内的免疫系统功能和细胞分化发挥重要作用。
6.向心力
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向心力是一种使身体沿着弯曲路径运动的力。它的方向总是垂直于身体的运动，并朝向路径瞬时曲率中心的固定点。
对于弯曲的出口坡道，速度限制都是经过专门计算，以确保向心力使汽车保持在其路径上。这也是为什么大家要遵守交通规则的原因。
7.工作和能量
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在物理学中，功是通过沿位移施加力而转移到物体或从物体转移的能量。在其最简单的形式中，对于与运动方向对齐的恒定力，它等于力强度与行进距离的乘积。如果一个力在施加时在施加点位移的方向上有一个分量，则称该力做正功。如果力在力的作用点具有与位移方向相反的分量，则力做负功。
例如，当一个球被举在地面上然后落下时，球落下时重力所做的功为正，等于球的重量（力）乘以到球的距离地面（位移）。如果球向上抛，其重量所做的功为负，等于重量乘以向上的位移。
功是一个标量，因此它只有大小而没有方向。工作将能量从一个地方转移到另一个地方，或者将一种形式转移到另一种形式。SI 的工作单位是焦耳，与能量的单位相同。
这也是能量守恒定律的一部分：能量不能被创造也不能被破坏，但可以转移到不同的物体并以不同的形式存在。这个概念有助于解释燃料和发动机的工作原理，以及为什么车主需要购买汽油或为车辆充电。当司机启动他们的汽车时，汽车不会产生动能来移动；相反，汽车燃料中的化学能或势能在发动机中燃烧产生运动，将势能转化为动能。
8.动量
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在牛顿力学中，动量（更具体地说是线性动量或平移动量）是物体质量和速度的乘积。它是一个矢量，具有大小和方向。如果m是一个物体的质量，v是它的速度（也是一个矢量），那么物体的动量p是：P=mv。
牛顿第二运动定律指出，物体动量的变化率等于作用在其上的合力。动量取决于参照系，但在任何惯性系中它都是守恒量，也就是说如果一个封闭系统不受外力影响，它的总线性动量不会改变。
物体的物理动量决定了需要多大的力才能停止“滚动”的移动物体。冲动衡量动量随时间变化的程度。这些概念帮助工程师设计安全气囊，增加碰撞时驾驶员的冲量或停止冲力所需的时间。这意味着驾驶员在碰撞中感受到的力较小，因为他们经历了较长时间的动量变化。
9.力矩
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在物理学和力学中，扭矩是线性力的旋转等效物。根据研究领域的不同，它也称为力矩、力矩、旋转力或转动效应。它表示力使身体的旋转运动发生变化的能力。这个概念起源于阿基米德对杠杆使用的研究，这反映在他的名言中：“给我一个杠杆和一个站立的地方，我将移动地球”。
扭矩是门在相对两侧具有旋钮和铰链的原因，也是导致物体绕轴旋转或扭曲的力。当推到最靠近旋转轴的位置时，旋转物体需要更大的力，这就是为什么门把手离铰链尽可能远的原因。
10.简谐运动
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在力学和物理学中，简谐运动是一种特殊类型的周期运动，运动物体上的恢复力与物体位移的大小成正比，并作用于物体的平衡位置。如果不受摩擦或任何其他能量耗散的抑制，它会导致无限期持续的振荡。
简谐运动可以作为各种运动的数学模型，以弹簧上的质量块在胡克定律给出的线性弹性恢复力作用下的振荡为代表。运动在时间上呈正弦曲线，并表现出单一的共振频率。简谐运动也可用于模拟分子振动。
在钟摆示例中，钟摆向左摆动的幅度与向右摆动的幅度一样大。它被称为谐波运动，音乐声音，乐器发出的声波，是简单谐波的组合。
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