物理学是一门自然科学，注重于研究物质、能量、空间、时间，尤其是它们各自的性质与彼此之间的相互关系。物理学是关于大自然规律的知识；更广义地说，物理学探索并分析大自然所发生的现象，以了解其规则。

物理学又叫自然哲学。

1.经典物理

经典物理

1.1经典力学

力学研究的是物体。研究的内容主要分为两方面：描述物体的运动（运动学）和解释物体运动的原因（动力学）。

1.1.1运动学

1.1.1.1物体位置的确定

描述物体的运动，其实就是描述物体的位置，物体的运动就是对位置变化的描述。位置是相对的，一个物体在什么位置是相对于另一个物体的，所以首先要建立参考系。然后从时间和空间两个角度描述它的位置。以某一点为空间原点，建立空间坐标系，确定物体的空间坐标$\vec{r}$;以某一时刻为时间零点，建立时间坐标系，确定物体的时间坐标$t$。空间坐标系和时间坐标系合起来便是空时坐标系，故物体在空时坐标系中的坐标为

$$\left(\vec{r},t\right)$$

1.1.1.2物体运动的描述

空间和时间是相互联系的。何为运动？运动就是空间随时间变化的过程，故可列出运动学基本方程

$$\vec{r}=\vec{r}\left( t \right)$$

空间随时间的变化有快有慢，为了合理描述它，引入运动学量：速度$\vec{v}$,加速度$\vec{a}$。

$$\vec{v}=\frac{d \vec{r}}{d t}$$

$$\vec{a}=\frac{d \vec{v}}{d t}=\frac{d^2 \vec{r}}{d t^2}$$

1.1.1.3运动学量的分解

运动学量可以进行分解，分解方法分为三种：方向固定的正交分解，方向固定的斜交分解，方向可移动的正交分解。

1.1.1.3.1方向固定的正交分解

直角坐标系分解：以平面直角坐标系为例，可将运动学量分解为沿x轴和y轴两个方向的矢量之和

$$\vec{r}=r_{x}\vec{i}+r_{y}\vec{j}$$

$$\vec{v}=v_{x}\vec{i}+v_{y}\vec{j}=\frac{d r_{x}}{d t}\vec{i}+\frac{d r_{y}}{d t}\vec{j}$$

$$\vec{a}=a_{x}\vec{i}+a_{y}\vec{j}=\frac{d v_{x}}{d t}\vec{i}+\frac{d v_{y}}{d t}\vec{j}=\frac{d^2 r_{x}}{d t^2}\vec{i}+\frac{d^2 r_{y}}{d t^2}\vec{j}$$

1.1.1.3.2方向固定的斜交分解

1.1.1.3.3方向可移动的正交分解

极坐标系分解：以平面极坐标系为例，可将运动学量分解为沿位移方向和垂直于位移方向的两个矢量的和，由于物体的位移在不断变化，故分解方向是可移动的。

$$\vec{r}=r\vec{e_{r}}$$

$$\vec{v}=v_{r}\vec{e_{r}}+v_{\theta}\vec{e_{\theta}}=\frac{d r}{d t}\vec{e_{r}}+r\frac{d \theta}{d t}\vec{e_{\theta}}$$

$$\vec{a}=a_{r}\vec{e_{r}}+a_{\theta}\vec{e_{\theta}}=\left[\frac{d^2 r}{d t^2}-r\left( \frac{d \theta}{d t} \right)^2 \right]\vec{e_{r}}+\left( 2\frac{d r}{d t}\frac{d \theta}{d t}+r\frac{d^2 \theta}{d t^2} \right)\vec{e_{\theta}}$$

自然坐标系分解：

1.1.2动力学

1.2经典电磁学理论

1.3经典统计力学