物质是什么
我们的生活中到处存在着物质，如课本、铅笔、喝的水、穿的衣服、昆虫、岩石等。这些都是你能触摸到的，还有一些物质是你触摸不到的，像空气。分子是组成物质的基本单位，分子是由原子构成的。物质分为无生命的物质，如海底的礁石；有生命的物质，如鸟。
岩石宇宙中大多数物质是无生命的，也就是说它们既不会生长也不能移动。例如我们生活的地球是由岩石构成的，岩石就是无生命的物质。
地球上生活着许许多多的生物，包括各种植物和动物。虽说蝴蝶与岩石截然不同，但是两者都由原子构成。由于结合的方式不同，才使形态各异。
互相转化的三种物态
在一定的条件下，物体可以分别出现固态、液态和气态这三种不同的状态。人们把这种现象叫做物态转化。
让我们来看看物态转化的有趣现象。在冬季，取一大块冰放在烧杯里，加热后冰就消失了，变成了一些水。盖上杯盖再加热，水就变成蒸气了。这个实验说明，水在热的作用下，会由固态（冰）转化为液态（水），又由液态转化为气态（水蒸气）。
但是，如果把程序颠倒过来，就会发生另外的物态变化。先把收集的水蒸气放在一个烧瓶里，水蒸气冷却后又变成了水，水继续冷却下去又会变成冰。冷却也是一种热作用，说明由气态到液态，又由液态到固态的转化。
在热学中，我们把固态变为液态的过程叫做熔化；物体由液态转化成气态的过程叫做气化（沸腾）；液态变为固体的过程叫做凝固。沸点和液化点的温度相同，熔点和凝固点的温度也是一样的。
在物态的转化过程中，汽化、熔解时必须吸收热量，而液化、凝固时会散发热量。
物态的变化有着它的规律，但有时也并不总是按照固态、液态、气态，或者气态、液态、固态的顺序进行的，也会在固态和气态之间直接进行。在热学上，物体由固态直接转化为气态气体没有固定的体积和形状、叫做升华；物体由气态直接转化为固态，叫做凝华。
例如，在严寒的冬天，潮湿的衣服挂在室外，由于气温在0℃以下，湿衣服上的水很快就结成冰。尽管这些冰不会熔化，但是时间长了，衣服还是会干的，这就是因为冰升华成水气跑掉了。
再如，在深秋的早晨，我国大部分地区会出现霜降，这是因为在温度下降到0℃以下时，水蒸气直接凝固成霜，这是一种凝华现象。
在生产中，人们很早就学会了利用升华和凝华方法来提炼化工产品、药品及其他物质了。如我国古代的“炼丹”术，就是最早通过化学方法制成结晶的红色硫化汞的。
汽化有两种形式，蒸发和沸腾。
水的形状由水杯的形状来决定液体表面的汽化现象叫蒸发。蒸发得快慢跟温度和外面的气流速度有关。温度越高，风力越大，蒸发也越快。在日常生活中，蒸发现象随处可见。刚下完雷阵雨，马路上很快就干了；铜钱以固体的形式存在湿衣服晾在阳台上，或通风的地方，不用两天就干；放在碗里的水，时间长了会悄悄不见了，等等，这些都是水的蒸发现象。
液体达到一定温度时，不仅从表面，而且也从内部进行剧烈的汽化现象，这就叫沸腾。液体沸腾时的温度叫沸点。
液体的沸腾跟压强有关。在通常情况下，即一个大气压下，水的沸点和冰点分别是100℃和0℃。气压变化，沸点与冰点也随之变化。高山上的大气压低于平地上的大气压，因此高山上液体的沸点比平地要低些。水的沸点在海平面附近为100℃，在3000米高的地方，大约为90℃，在8500米高山上，大约为72℃。所以，在高山地区用普通锅是很难把饭煮熟的。
相反，增大压强，液体的沸点会升高。
17世纪，法国的医生兼物理学家和机械师丹尼斯·帕平，在“液体的沸点随大气压减小而降低”的启发下，制造了世界上第一口压力锅。锅体有两层，中央摆有内锅，食物放在内锅里。加热以后，蒸气跑不出来，锅内气压升高，水的沸点也升高了，食物就熟得快，可以节省时间和燃料。
现在，压力锅已进入千家万户，给人们生活带来极大便利。
在物态变化中，气体的液化和凝固是最困难的。这是因为它们的液化点和凝固点都很低。但是，人们发现在高压的条件下，气体的液化和凝固很容易做到。
物态的变化是一种有趣的现象。这种变化在生活中是很常见的。
由上可以看出，物态的变化与生活息息相关，给我们的生活带来了许多方便。正确认识并合理利用物态变化的各种原理定会给人类创造更多的便利。
物质的性质
一种物质具有什么样的性质，是由它的内部结构决定的，也就是由分子或原子的排列结构决定的。铅笔芯和金刚石都是由碳原子组成的，为什么前者比较软，后者却很硬呢？这是因为在这两种物质中，碳原子的排列方式不一样。
质量、密度与体积
质量是度量物体慢性大小和引力作用强弱的物理量。密度是物体的质量和其体积的比值，体积是物体所占的空间量。质量与密度和体积都有关系。质量一样的木块、橡胶和铅，在密度和体积上有很大区别。木块的体积最大，密度最小；铅的体积最小，密度最大。
质量和重量
质量是物体中物质的多少，重力是地球对物体吸引的力，而重量就是物体所受重力的大小。重力的单位是牛顿，质量的单位是千克。金属物和沙的质量相同，在重力加速度一定的条件下它们具有相同的重量。
弹性
橡胶有一种有趣的特性：你拉它，它就伸长，你一放手，它又缩回原状。这种特性称为弹性。大多数材料，甚至包括金属都具有弹性。弹力球具有比较强的弹性，它们是由橡胶做成的。
脆性
在常温下，玻璃是脆性的物质。而另一些材料，如黏土，在焙烧之前是弹性的，但在窑里烧制后就变脆了。
可塑性
如果你按一下面团、油灰那样的材料，它们就会变形而且不再恢复原状。这种材料称为可塑性材料。物质具有展性和延性两种可塑性。展性金属能锤打成薄片，延性金属能抽成细丝。
屋檐下的冰柱
下雪以后，当屋顶上还覆盖着厚厚的白雪，人们常常能发现，屋檐下背阴处挂着一根根粗细不一的小冰柱。这些冰柱是怎样形成的呢？
在雪后天晴的日子里，积雪会吸收太阳光的能量而开始熔化，但此时空气温度仍可能还处于0℃以下。人们常常感到“下雪不冷熔雪冷”，就是这个道理。
如果空气温度处于-1～-2℃，屋顶上向阳的积雪能直接受到太阳的照射，就会首先熔化。当熔化的雪水沿屋檐流下时，屋檐的背阴处由于背着太阳，周围空气温度仍处于冰点以下，流下来的雪水自然又会凝固起来，在水滴还没有来得及落地前就结成了冰。一滴、两滴、三滴……接连不断的水滴凝在一起，就形成了挂在屋檐下的小冰柱。
结在水面上的冰
水会结冰，这是自然界中常有的现象。仔细观察后你可以发现，冰总是结在水的表面上。在北方严寒的冬季，河流或湖泊表面常常被厚厚的冰层覆盖着，即使到了初春化冻季节，水面上还能见到一些浮冰随河水漂流。
由于水的表面直接和外界空气接触，因此当外界温度很低时，水的表面首先开始冷却。冷却的水密度变大，就会下沉；而底部温度较高的水密度较小，又会上升。水的这种上升和下沉的现象就是对流。然而，水这种物质有一个与众不同的“怪脾气”，那就是当外界温度冷却到4℃的时候，水的密度最大，如果外界温度继续冷却，水的密度反而会有所减小，这时，水的对流现象不再发生。
如果外界温度继续下降到0℃，表面的水便开始结冰。水在结冰时，大约要增大十分之一的体积，从而导致冰的密度比水小。因此，凝固的冰块总是浮在水的表面上。由于这时没有了对流，表面虽然已经冷到0℃，而底部的水仍可以继续保持在4℃左右。
正是由于水的这种特性，人们在冰天雪地的季节里，仍可以凿开河面的冰层，在水下捕到活蹦乱跳的鱼。
雪球越滚越大是怎么回事
在下雪的季节里，和小伙伴一起玩滚雪球是一项很有趣的游戏。你可以先捏一个小雪球，然后推着这个小雪球在雪地上滚呀滚呀，这个小雪球就会越滚越大，滚成一个大大的雪球。
雪球会越滚越大，常常被人们解释为：雪球是依靠黏着力的作用，在滚动过程中把地上的雪粘在一起而造成的。实际情况并不完全如此，在严寒的冬天，雪球和地上的雪片本身都不潮湿，它们之间没有多大的黏附作用。那么雪球越滚越大的主要原因到底是什么呢？
原来，冰雪只有在标准大气压条件下，才会在0℃开始熔化。科学实验证明，当冰受到的压强增大，它的熔点就会相应降低。当压强增大到标准大气压的135倍时，冰雪在-1℃时就可以熔化。正是由于冰雪的这种物理特性，导致了雪球在滚动过程中越滚越大。
当我们一开始把疏松的雪捏紧时，加大了雪片之间的压力，雪的熔点下降，在室外低于0℃的条件下，雪也会熔化为水。但是，一旦取消这种压力，水在低于0℃的温度下，又会重新结冰。这样，将手中的雪一捏一松、一捏一松，雪片就捏成了一个雪球。当雪球在地面上滚动时，被雪球压着的雪片也会先熔化，再结冰，并黏附在雪球上。这样随着雪球的滚动，在雪球经过的地面上，雪片就越来越多地黏附在雪球上，雪球就越滚越大了。
鸡蛋在水中沉底而在盐水中悬浮
把鸡蛋放入水中，就等于增加了和鸡蛋同体积的那部分水。把增加的那部分水取出来测其重量，就会发现这些水的重量比鸡蛋要轻。
把鸡蛋浸在食盐水中后，再测量和鸡蛋同体积的食盐水，这些食盐水比鸡蛋要重。
鸡蛋与同体积的水或食盐水相比，分量要是轻就悬浮，分量要是重就下沉。
一般来说，物体在水中是悬浮还是下沉，取决于物体的比重。所谓比重，是指同体积的物体和水的重量的比值，比重大于1的物体在水中就下沉，小于1的就上浮。
不倒翁
大家都有这样的经验：平放的砖头很稳定，把砖头竖立起来就容易翻倒；瓶子里装了半瓶水很稳定，空瓶子或是装满水的瓶子就比较容易翻倒。从上面两个事例来看，要使一个物体稳定，不易翻倒，需要满足两个条件：第一，它的底面积要大；第二，它的重量要尽可能集中在底部，也就是说，它的重心要低。物体的重心可以认为是所受重力的合力作用点。
对任何物体来说，如果它的底面积越大，重心越低，它就越稳定，越不容易翻倒。例如：塔形建筑物总是下面大上面尖；装运货物时，总是把重的东西放在下面，轻的东西放在上面。
了解了这些知识，我们再来看看不倒翁。不倒翁的整个身体都很轻，只是在它的底部有一块较重的铅块或铁块，因此它的重心很低；另一方面，不倒翁的底面大而圆滑，容易摆动。当不倒翁向一边倾斜时，由于支点（不倒翁和桌面的接触点）发生变动，重心和支点就不在同一条铅垂线上，这时候，不倒翁在重力的作用下会绕支点摆动，直到恢复正常的位置。不倒翁倾斜的程度越大，重心离开支点的水平距离就越大，重力产生的摆动效果也越大，使它恢复到原位的趋势也就越显著，所以不倒翁是永远推不倒的。
像不倒翁这样，原来静止物体在受到微小扰动后能自动恢复原位置的平衡状态，在物理学上叫做稳定平衡。而像乒乓球、足球、篮球等球状物体，在受到外力后，可以在任何位置继续保持平衡，这种状态称为随遇平衡。处于随遇平衡的物体，重心和支点始终在同一条铅垂线上，而且重心的高度保持不变。横放在桌上的铅笔，就是一种随遇平衡，不管它滚到哪儿，重心的高度是不变的。
走钢丝的杂技演员
走钢丝是我国具有悠久历史的杂技节目之一。看过这个节目的人，都会赞叹表演者的精湛技艺。
杂技演员踩在细细的钢丝上，可谓毫无“立足之地”，但他们却能在钢丝上如履平地，灵活轻捷地表演出各种惊险和优美的动作，不时赢得观众们一阵阵的掌声。
杂技演员走在钢丝上，为什么不会摔下来呢？
我们知道，不管什么物体，如果要保持平衡，物体的重力作用线（通过重心的竖直线），必须通过支面（物体与支持着它的物体的接触面），如果重力作用线不通过支面，物体就要倒下来。
根据物体平衡的条件，这就要求表演走钢丝的演员，始终使自己身体的重力作用线通过支面——钢丝。由于钢丝很细，对人的支面极小，一般人很难让身体的重力作用线恰巧落在钢丝上，随时有倒下的危险。杂技演员走钢丝时，伸开双臂，左右摆动，就是为了调节身体的重心，将身体的重力作用线调整到钢丝上，使身体重新恢复平衡。平时，我们也有这样的生活经验：当身体摇晃即将倒下时，我们也会立即摆动双臂，使身体重新站稳。这时，我们也是依靠摆动双臂来调整身体的重心哩。
有的杂技演员在表演走钢丝时，手里还拿了一根长长的竹竿，或者是花伞、拐棍、彩扇等其他东西。你千万别以为这些东西是表演者多余的负担，恰恰相反，这些都是演员作为帮助身体平衡的辅助工具，它们起到了延长手臂的作用。
物体的“怪性”——惯性
当你坐在匀速行驶的汽车、火车、船或飞机上时，将一顶帽子垂直向上抛出去，它决不会落到后边的座位上，而是重新落到你的手中。
这是为什么呢？其实这是物体的惯性在起作用。物理学告诉我们：一切物体在不受外力作用时，总是保持匀速直线运动状态或静止状态。物体的这种性质就叫做惯性。也就是说在没有外力干预的情况下，运动起来的东西有保持运动的怪脾气；同样，不动的东西则有保持不动的嗜好。
生活中最常见的物体惯性的例子，恐怕要数坐在汽车上的乘客最能体会了：正在前进的汽车突然停下来，乘客就纷纷向前倾倒。这是因为汽车已经停止，而乘客由于惯性要保持原来速度前进的缘故。停在车站上的汽车突然起动的时候，乘客们又一个个身不由己地向后倾倒。这是因为汽车已经开始前进，而乘客由于惯性要保持静止状态的缘故。
惯性是物体本身的一种属性，它是客观存在的，认识了惯性，日常生活、工作中就可以让惯性为我们服务。例如，锤子头松了，拿着锤子把在石头上墩一墩，由于锤子把碰到硬物停止运动而锤头由于惯性继续向下运动，这样锤头就紧箍在锤子把上了。在光滑的路面上骑车，将车蹬起来达到一定速度后，停止蹬车，车依靠惯性仍能走一段距离，如果路面阻力很小，车将滑行很长距离。宇宙飞船飞向月球也要利用惯性，飞船飞出地球的大气圈以后，它所遇到的阻力几乎是零，飞船可以在不使用燃料的情况下，按已经得到的速度飞行。
惯性的例子在日常生活中是不胜枚举的。给我们带来不便的惯性，就要设法减小它的作用效果。例如：坐汽车或飞机时要将安全带系好，没有安全带时则要扶好坐稳，以免汽车突然刹车时，由于惯性人的身体受到磕碰伤害。
汽车、自行车在刹车时一定要刹住后轮。而用后闸刹车时，整个车身以后轮为支点，车身受到地面的阻碍，要想往前翻，是翻不过去的。
惯性处处存在
我们站在公共汽车上，悠闲地与朋友聊天。突然一个急刹车，我们就会猛地往前冲去，甚至摔倒。相反，本来停着的汽车突然发动，车上的乘客又会不自觉地往后倒。赛跑运动员到达终点后还要往前冲，想停也停不下来。可见，运动的物体总要继续向前运动，如果没有阻力作用，它就停不下来。物体的这种表现，就叫惯性。
运动的物体有保持运动的特性，不动的物体有保持不动的特性，这都是惯性的表现。在生活中，我们无时无刻不在与惯性打交道。如，衣服沾上灰尘，用手一抖灰尘就跑掉了；脚下的滑板，使劲用一只脚蹬几下，站上去它就会自动带你往前跑，等等。
惯性原理，是英国物理学家牛顿吸取了伽利略的学说，于1686～1687年总结出来的，人们称之为牛顿第一定律，也叫做惯性定律。惯性定律告诉我们：物体在没有受到外力作用的时候，原来静止的总要保持静止，原来运动的，总要保持匀速直线运动。
但是，静止是相对的，世界上没有绝对静止的物体。一个物体动与不动，总是相对另一个物体而言的。这个相对的物体就叫参照物。
如：在火车厢里，人与火车一起往前行驶，但车厢内的座位、床铺、放在台上的茶杯等物品又与火车保持静止。人造地球卫星，总是呆在某个地方的上空一动不动，就是因为它环绕地球一周所需要的时间，刚好与地球自转一周的时间相同，所以从地面上看去，这颗卫星就好像静止不动似的。这都是相对静止。
不论是运动的，还是静止的物体，它们都有惯性，而且惯性大小还有区别。
那么，惯性的大小与什么有关呢？让我们用生活中的现象来解答这个问题。
如，小的时候，我们都玩过“老鹰捉小鸡”的游戏。当“老鹰”的要是抓个头儿小、身体轻的“小鸡”，很容易在跑动中一下抓住；要是追赶大快头儿的小胖墩，即使抓住了，也要被他带跑好多步才能停下来。这其中的区别就在于，身体轻的惯性小，身体重的惯性大。
同样，我们推一辆自行车就比推一辆摩托车省力，除了因为地面和车轮的摩擦力不同外，最主要的原因就是自行车的惯性小。
通常情况下，物体的惯性特征非常明显，但在有的时候又显得很神秘，要想准确掌握它还需要一定的技巧。让我们来看一个例子。
一个气功演员，头顶七八块方砖，马步蹲好。另一个演员抡起一把大铁锤，猛地向方砖砸，并大喝一声“开”，下面的演员大声应和。只听的一声，几块砖头全部断成两截，下面的人摸摸头，面带微笑地站起来，毫发未损，令观众惊叹不已。
什么原因使砖头断裂而人头安然无恙呢？原来是砖头的惯性保护了演员。铁锤砸在砖头上的力很大，但作用时间很短，砖头还来不及运动，就断了。再加上砖头和演员头部的接触面积较大，他头上受到的压强较小，所以，砖头断了，人的头部仍然很安全。
这个原理被广泛地应用于生活实践。建筑工人为了把一块整砖劈成两半，一手把砖，一手持瓦刀，猛地敲击砖头中间，一块坚硬的砖头就分成两半，而瓦工的手却不受伤。
有一点要特别注意，惯性不可用在自由落体运动中。
如，两个球，一个轻的和一个重的，同时从高空坠落，哪个先落地？
希腊的大科学家、学者亚里士多德的结论是：“从高空落下的物体，重的要比轻的快！”这一理论统治了科学界180多年。
公元16世纪，伽利略第一个对亚里士多德的理论发起了挑战。经过多次实验发现，轻重不同的物体从同一高度落到地面的时间完全一样。为了向世人证明他的理论，他决定在比萨斜塔上公开表演他的实验。
25岁的伽利略当时正在比萨大学教书。实验那天，比萨斜塔下聚集着好多好奇的人，其中有一些教授和大学生。实验的结果使原来相信亚里多德说法的人目瞪口呆：重量悬殊的两个铁球居然同时落地了！
但是，仍有人心里不服气，他们提出一个问题：鸡毛和铁球从同一高度同时落下，鸡毛落到地面的速度比铁球慢得多，这又是什么道理？伽利略的解释是：鸡毛落得慢是空气阻力造成的。
伽利略活着的时候，没有获取真空的办法，无法用实验来证明。后来，他的学生托里兹利在真空的玻璃管里做实验，鸡毛、木块、铁球同时落到管底。
伽利略的实验，证明了轻、重物体是同时下落的。后来，人们又发现了物体在下落过程中不是匀速的，而是逐渐加速的。科学家们经过仔细研究，发现自由落体速度的变化非常有规律：
第一秒末的速度是9.8米/秒；
第二秒末的速度则是19.6米/秒；
第三秒末的速度则是29.6米/秒……
气功的魔力
多思去看一次气功师的表演，气功师把一个未开封的药瓶拿在左手，右手发功。随着他右手上下移动，只见瓶内的药片纷纷落下。表演完毕，打开封盖，瓶内少的药片数量正好等于掉出来的药片的数量。
后来又有一次机会，气功师要把封闭在玻璃管里的一根铁丝变出来。气功师又在运气，这时多思看得出神。正遐想之际，只见气功师已表演完毕，铁丝已从玻璃管中拔出，玻璃管仍然完好无损，可是还有一截铁丝断在玻璃管内，好像拉断的一样。
回到家里，多思左思右想：气功师凭什么本事能把东西从瓶子里取出来，可是瓶子还完好无损呢？他忽然联想到杨老师在课堂上的表演，把一块冰切开了又合上了。对！准是气功师发出了一种能量，传给了玻璃瓶内的药片，当药片经过玻璃瓶时，这个能量足以使玻璃融化，而等到药片一出玻璃瓶，玻璃又凝固成原来的形状。那根铁丝断在玻璃管内不也正是证明了这个道理吗！
