长度和时间的测量

在古代还没有发明尺的时候，人们用一些简单的工具来测量长度。比如随身带一根绳子，需要的时候就用它来比较长矮；古英国时代人们以“脚长”为单位来测量长度，直到今天，英语中的“尺（foot）”还有“脚“的意思。

秦始皇统一六国后，秦国的地图一下子变大了好几倍。然而，各种问题也随之而来。计量对象的不统一给国家的治理、人民的生活带来了很大的麻烦。

你现在知道“尺有所短，寸有所长”的原理了吧！于是，秦始皇大手一挥，统一了度量衡。此中的“度”，指的就是尺子。

与长度测量的发展史一样，人们对时间的计量也颠末了漫长的发展和演变过程。

声现象

声音无处不在，大到天崩地裂的轰鸣声，小到甜睡时的呼吸声。无论什么声音，其实都是由物体的振动产生的。

声音是善良的小可爱，为了方便我们听到，声音不妨在很多物质中传播，比如空气、大地、水……

当然，声音也不是毫无原则的，好比，声音就绝不踏入真空一步！

了解了声音产生和传播的一些基本情况后，我们就来看下声响的三个特征吧，它们分别是音调、响度和音色。

物态变化

古时候，人们没有温度计这种高大上的玩意儿，只可特别粗暴地形容天气，不是冷就是热……

中国古人聪明一点，会把水装到瓶子里，一到冬天天冷了，水就会结冰；比及天气转暖，冰又会熔化成水，这东西叫“冰瓶”。

后来，意大利的科学家伽利略利用热胀冷缩的道理发明了最早的温度计。

1724年，德国人华伦海特制定了华氏温标，把纯水的冰点温度定为32度，把标准大气压下水的沸点温度定为212度，中心分为180等份，每一等份代表1度，这就是华氏温标。

后来，又有一个叫摄尔修斯的瑞典科学家也搞了一个温度规范。当时他把水沸腾的温度定为0度，水的冰点定为100度。

后来大家觉得这个设定太反人类了，就给调了个按次，这就是我们现在看到的摄氏温度了。

世界上的各种物质，大体上可以分为三种状态：固态、液态、气态。随着温度等条件的变化，物质不妨在不同的状态间相互转化，这种物质在不同状态间的转化就叫做物态变化。以水为例：

光现象

对于光，相信大家都不陌生。我们的劳动人民向来是最勤劳勇敢、充满智慧的，对于光的利用当然也不例外，比如大家都知道的凿壁偷光……

光在同种均匀的透明介质中沿直线传播。

由于光在空气中沿直线传播，而光又是“无孔不入“的，当光遇到的小孔非常小时，你就没办法“凿壁偷光”了，这个时候，你“偷“到的可能是一个“电灯泡”。

如果给阿基米德一个支点，他可以撬动整个地球；如果给天上的狗狗一个合适的时间点，那它就可以吞下整个太阳！没错啦，这就是“天狗食日”，也叫日食。

光也并不总是一往无前的，当遇到不透明的物质时，它就会被无情地“遣返”回来，这就是光的反射。

光滑的表面如同严厉的军官，光线遇到后整整齐齐地返回。

粗糙的表面纪律涣散，光线遇到后也变得散漫。

透镜及其应用

什么是透镜呢？顾名思义，光能透过的镜子嘛！那么凸透镜就是“肚子大”的透镜，凹透镜就是“肚子瘪“的透镜了。

接下来，就让我们看看“吃货小分队”和“健身达人小分队”各有什么本领吧。

凸透镜是个热心肠，

可以帮助光线宝宝们会聚在一起

凹透镜比较“个性“，

喜欢劝光线宝宝们“各奔前程”

俗话说的好，是金子总会发光的！是透镜，也总是有用滴！于是，各怀绝技的透镜被广泛应用于古今中外、各行各业、方方面面……

晋代科学家张华著的《博物志》一书中说：“削冰命圆，举以向日，以艾承其影，则得火。

据叶梦得在《石林燕话》卷十中的记载：“欧阳文忠近视，常时读书甚艰，惟使人读而听之。

1610年，伽利略用他自制的望远镜仰望星空，这一望不要紧，他发现了一个天大的秘密：原来地球不是宇宙的中心！当然，他的这个观测结果也顺便为哥白尼洗刷了冤屈！

质量和密度

“质量”这个词呢，想必大家并不陌生，比如以下场景：

物理学中的质量只与物体含有物质的多少有关，与物体的形状、状态、位置无关。

不管是岁月静好的小铁球、摔成两半的小铁球、偷跑到B612行星上的小铁球，还是被烤成铁水的小铁球，含有的物质的多少都没变，所以小铁球的质量始终不变。

提到质量，就不得不提密度，关于密度，那就讲一个很有意思的小故事吧！

相传叙拉古赫农王让工匠为他重金打造了一顶王冠，可是国王疑心病又重，怕工匠私吞黄金，所以检验这顶王冠的任务就交给了阿基米德。阿基米德苦思冥想无果，于是决定先洗个澡再说吧！就在他坐进澡盆的一刹那，灵光一闪，一条妙计便涌上心头……

力

提到力学，这事儿要从几百年前聊起，在那之前，西方的大师们正在研究一个看似简单的问题——物体为啥会动？比如：

后来，有个顽皮的苹果，凑巧砸在了牛顿的头上，牛顿并没有立马“消灭”掉这个苹果，而是进行了仔细的研究；再后来，虐人最狠的学科——经典物理学就诞生了！那么，牛顿是怎么解释这个问题的呢？

力是什么呢？用教科书的话说，力就是物体对物体的作用。力不能脱离物体而存在；一个物体是施力物体的同时也是受力物体。比如说，你打了小基一巴掌，但同时，小基也“打”了你一巴掌。

最后，咱就来讲讲力的三个要素吧！它们分别是力的大小、方向、作用点，翻译成中文就是：

这三个要素中有任何一个不同，两个力就是不同的力哦！

运动和力

通过前面的学习，我们知道了力可以使物体运动，那么，没有力物体就不会运动了吗？根据自己在地球上生活的多年经脸，你的回答可能是“是的”。一直到几百年前人们也都是这么想的，然而到了伽利略这里，事情就开始变得不一样了……

后来，牛顿将伽利略、笛卡尔等人的思想进行了总结，得出了牛顿第一定律，也叫惯性定律，意恩就是，世间万物都有一个共性，那就是——懒！

什么是惯性呢？简单来说，就是：一切物体都具有保持原来运动状态不变的性质，比如原来静止的物体，不受力时，你想让它运动起来很难。

而一旦它运动起来后，你再想让它停下，也很难！

压强

压强是什么？神话传说中，嫦娥偷吃仙药飞到了广寒宫，孙悟空深入海底“拿“走了金箍棒。然而事实上，由于大气压和水压的存在，不管是“上天”还是“下海”，你都会被“撑“或者“压”得粉碎……

虽然“上天“这件事离我们普通人有点远，但下水还是可以的。那么问题来了，怎样才能判断出水的压强是否在你的承受范围内呢？这里，需要用到以下计算公式。

随着科技的发展，人类已经突破重重“压强“的障碍，做到了神话传说里才能做的事情。1969年，人类首次登上月球；，我国的”蛟龙号”载人潜水器最大潜水深度已经达到7062米。

浮力

目前为止，我们已经学了各种各样的力。孔子曰：“温故而知新，可以为师矣。”孔圣人说的有理，那我们先来回顾一下这些力。

那就先来认识下这位新来的“浮力“吧！什么是浮力呢？我们知道，液体内部向各个方向都有压强，且越深的地方压强越大。因此，如果把小白扔进死海，小白会受到来自四面八方的海水对他的压力，最终，向上顶的战胜了向下压的，小白成功浮起。向上顶的和向下压的压力之差就是浮力。

但如果是被扔进鄱阳湖，可就没那么幸运了。虽然小白仍旧受到向上的浮力，但可惜浮力太小，支撑不了小白的体重，不会游泳的小白就只能一点一点地沉向水底……

浮力除了可以救命以外，还有很多其他的用途，比如称个象啦、捞个铁牛啦、鉴别个王冠啦……

功和机械能

数九寒天，查平湖迎来了轰轰烈烈的冬捕。吃货小向也兴高采烈地去买了一大捆刚捕捞上来的大鱼，在冰面上欢快地拉着走了300米。

上岸后，手中的鱼突然变得“沉重“起来，小白“哼嚇哼嚇“地又前进了300米，累到开始怀疑人生，想象中的香煎鱼腩、红烧鱼尾、鱼头汤、鱼肉饺子、椒盐炸鱼排……也突然没那么香了。

上面两个情景中，虽然小白拉着一捆同样的鱼走了同样的距离，但一个轻轻松松，一个却累到自闭。为什么会这样呢？因为小白花的力气不同，做的功也不同。为了衡量做功的多少，我们就要用到功的公式。

那么，你只要花费了力气，就一定能做功吗？事实上，并不是这样，从下就是典型的不做功的三种情况。

小白背书包的力与运动方向垂直，

因此对节包没有做功。

简单机械

不营是多强壮的人类，身体的力量总是有限的，所以自古以来人们就热衷于发明各种机械来帮助人们工作。

对于阿基米德来说，机械则有着更大的作用。他说：“给我一个支点，我可以撬动整个地球！”于是，说干就干。他使劲向下按压杠杆的一端（姑且认为他确实找到了这根杠杆），以光速向下奔跑了100年，终于将地球向上翘起了一根头发丝直径的距离……

使用机械虽然很方便，但总是会消耗额外的功。为了衡量机械工作的效率，于是有人就提出了机械效率的公式。

内能

世界上形形色色的物体有的在运动，有的静止，但构成这些物体的分子或原子却时时刻刻都在运动着，乐此不疲！而且温度越高，它们运动的热情越高涨，动能也越大！

运动越激烈，也就是分子的动能越大，物体的温度就越高。

分子除了有动能，还有势能。势能就是比较“矫情“的磨人精了，离得远了不行，离得近了也不行。

因为不同物质的分子“脾气”各不相同，当我们给等质量的不同物质加热时，“热情”的物质很快升温，“慢热”的物质就升温缓慢啦！科学家引入“比热容(用字母c表示)“这个概念来表示不同物质吸热升温的“脾气”。

内能的利用

各种各样的物质中蕴含的内能虽然相当丰富，但使用起来却不那么方便。这个时候，在人类“偷懒”的本能驱使下，蒸汽机被发明出来了，从此人类就坐着蒸汽机迈入了新征程！蒸汽机的出现拉开

了第一次工业革命的序幕！

18世纪第一辆汽车问世，从此人类结束了“慢生活，跨入了“一日千里”的高速时代！

内能经过各种热机虽然可以转化为机械能，但任何机器都无法把能量完全转化为机械能。这是因为在做功的过程中会有部分的能量转化为内能，最后以热量的形式散失。

为了衡量机器工作的效率，于是就有人提出了机械效率的公式。事实上，由于摩擦、机械自重等，任何机器的机械效率都小于1。

能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保特不变。这就是能量守恒定律！

电流和电路

接下来，就是初中物理中最虐人的电学了，是不是瞬间感觉被十万伏高压击中？那么，问题来了，电学到底是什么？

我们都知道，全属可以导电，靠的就是金属中大量“放荡不羁爱自由”的电子，别看这些电子平时无所事事，到处乱窜，但电池“长官”一声令下，它们就都乖乖排好队齐步前进了。

把灯泡与电池相连，闭合开关后电池“长官”一声令下，电子就开始定向移动，于是就形成了流。

关于电流的方向，就不得不插播一个很有意思的小故事了。

据说当年人们发现了世界上存在两种电荷，于是就给它们分别起了名字：正电和负电，并规定了正电荷定向移动的方向为电流的方向。尴尬的是，后来发现电子带的居然是之前定义的负电！

也就是说，之前的规定跟形成电流的实际情况相反。那么，怎么办呢？这个问题大概着实让当时的科学家们头疼了一把！

于是定义就没改，变成了今天这个样子。

实际上：电子（负电荷）在做定向运动形成电流。

人为规定：正电荷的定向移动方向是电流方向。

电压  电阻

人有了压力，便会不斯前进。

电器一旦有了“压力”，如同水有了抽水机，电子们便朝着一个方向奔流不息，这祥一来，光明有了，温暖有了，活力有了……

电子们虽然都有一颗贪玩的心，但迫于家长们的压力，也不得不束手束脚。比如老铜家的家教宽松些，铜的电阻就小些，老铁家的家教严格些，铁的电阻自然就大了。

最后，为了带助可爱的小电子们找到更适合他们无忧无虑玩耍的地方，我们来仔细分辨下不同导体的电阻大小吧！

同种材料制成的导体电阻大小与其横截面积大小和长度有关。

欧姆定律

被电学折磨了这么久，当你以为你“渡”过了电流，“走”过了“电路”，“扛”过了电压，“翻越”了电阻，终于到达电学的坦途时，铛铛铛铛——欧姆来了，欧姆带着他的欧姆定律款款地朝你走来了！

莫惊慌，我们还是先来回顾一下之前学到的东西。下面，敲黑板，划重点！

电路三兄弟

他们哥儿几个搭档起来就是：

为了弄明白这哥儿仨之间“不可告人”的秘密，欧姆定律就闪亮登场了！有了它，什么电压、电阻、电流的，千军万马，不在话下！

电功率

消耗了多少电能，我们就说电流做了多少功，电功用W来表示，计算公式如下：

不同的用电器消耗同样的电能，有的快，有的慢，表示消耗电能快慢的就是电功率P。

这里友情赠送一个电功率的公式：

因为用电器和导线都有电阻，电阻和电流互相不对付，一摩擦就生热，生热的多少可以用焦耳定律算出来！

生活用电

自从爱迪生发明了电灯泡，人们的生活就开始有了翻天覆地的变化……

除了电灯泡，后来各种各样的家电，像电机机、电冰箱、洗衣机、空调、微波炉等也都出现了。如果这些电器火力全开，那电线就有点受不了。

不仅如此，电还是个暴牌气，你一旦误触了不该碰的地方，那……

尽管如此，电还是给我们的生活带来了很多方便。

电与磁

磁铁周围存在着磁场，磁场像极了龙卷风，紧紧包围着磁铁；越靠近磁铁，磁场就越强哦！

磁铁磁性最强的部分叫做磁极，静止时，指南的磁极叫南极，指北的叫北极。同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。

闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，电路中就会产生感应电流。

反过来，如果将一根通电导线放到磁场中，那么导线将会在磁场的作用下“不由自主”地运动起来！

信息的传递

自古以来，人们就有传递信息的需求。远古时候，人们用最原始的方式进行交谈，虽然也挺方便，但就是有点费嗓子……

后来，人们有了更高级的交流方式，不仅能传递信息，还能顺便救个命、调个皮……

诸葛亮被司马懿围困于平阳，放灯求救，最终脱险

周幽王峰火戏诸侯

现在，信息的传递更加方便、快捷、形式多样。哪怕相隔千万里，只要一个电话，我就可以知道你在何时何地做着什么事…

能源与可持续发展

能源是个大家族，天上地下、山间海底，都可以找到它们的踪迹。

然而，地球上的能源是有限的，尤其像煤、石油、天然气等化石能源，要经过亿万年的地质作用才能形成，用一点就少一点，这样的能源叫做不可再生能源。对于这样的能源，我们自然要节省着用，不然，几十年后，我们的后代可能要骑看毛驴去上学了！

为了后代的小朋友们不用骑着毛驴去上学，我们不仅要节约使用不可再生能源。还要大力开发可再生能源。可再生能源就是像太阳能、风能、水能等可以源源不断得到、持续供我们使用的能源！