自古以来，无论生活在哪个时代的人们，都在不断尝试着运用各种各样的办法去认识这个世界、了解这个世界：为何会有一些物体掉落到地上？为何不同的物质有着不同的属性？人类不仅对所生活的地球有着太多的不解与疑惑，宇宙同样有着未知的空间等待着人们去探索与发现。随着科学技术的发展，随之而来的便是物理学的诞生。物理学是人类研究宇宙间物质存在的基本形式、性质、结构、转化和运动，从而做出的规律性的总结。
市政工程潜水作为潜水作业的一个新兴门类，不同于休闲潜水和工程潜水的作业环境，市政工程潜水员更多的是在雨污水井、管道、泵站等有限空间工作。相比于开放水域的作业环境，市政潜水对作业人员提出了更高的专业要求。潜入水中时，人必须改变一些基本的本能，因为这些本能可能会引起一些反应，而这些反应可能导致人在这个新环境中遭到灭顶之灾。因此，潜水员只有了解一些物理学的基本原理，才能更好地保护自己。
1）物质的结构及形态变化
物质是指构成宇宙间一切物体的实物和场。例如空气和水，食物和棉布，煤炭和石油，钢铁和铜、铝，以及人工合成的各种纤维、塑料等都是物质。世界上，我们周围所有的客观存在都是物质。人体本身也是物质。除这些实物之外，光、电磁场等也是物质，它们是以场的形式出现的物质。物质的种类形态万千，物质的性质多种多样：气体状态的物质，液体状态的物质或固体状态的物质；单质、化合物或混合物；金属和非金属；矿物与合金；无机物和有机物；天然存在的物质和人工合成的物质；无生命的物质与生命物质以及实体物质和场物质等。物质的种类虽多，但它们有其特性，那就是客观存在，并能够被观测，以及都具有质量和能量。
爱因斯坦说过：“物质就是能量，能量就是物质。”物质和能量可以互相转换。电磁波是动能形态能量，物质是势能形态能量。直观地说，光就是动能形态能量，基本粒子就是势能形态能量。基本粒子可以转化为光。光可以转化为基本粒子，就像大气中的水分子和云来回转换一样。
所有的物质都是由相互之间有一定空隙的原子构成。不论是固体、液体，还是气体，都是由数百万的分子构成，而分子又由一个或多个原子构成。举一个典型的例子，水分子由两个氢原子和一个氧原子结合而成（H2O）（见图2-1）。分子与分子之间由分子引力连接起来，这个引力的大小取决于物质的性质是固态、液态还是气态。气体分子之间的引力较小，因此，分子与分子之间的空隙较大，气体的质量因而较低。而液体和固体的分子引力较大，因此它们的质量也较大。分子引力与温度之间有一定的关系，因此，同一种物质根据温度的不同，可以有不同的形态。
图2-1 水分子的组成
物质都由分子、原子和离子组成（水由分子组成，铁由原子组成，盐由离子组成）。而一切物质的分子都在不停地运动，且是无规则地运动。分子的热运动与物体的温度有关（0℃的情况下也会做热运动，内能就以热运动为基础），物体的温度越高，其分子的运动越快。(www.xing528.com)
物质从液态变为气态的过程称为气化，气化过程需要吸热；气化的两种方法包括蒸发和沸腾。物质从气态变为液态的过程称为液化，液化需要放热，液化的两种方法包括降低温度和压缩体积；物质由固态变为液态的过程称为熔化；物质从固态直接变为气态的过程称为升华，升华过程需要吸热；物质从气态直接变为固态的过程称为凝华，凝华过程对外放热。图2-2为物质三种状态之间的转化图。
图2-2 物质三种状态之间的转化
2）计量单位
物理学在很大程度上依赖于物质或能量的一种状态与另一种状态的比较标准。在潜水界，以往经常使用公制单位和英制单位。我国颁布法定计量单位以后，英制单位和公制中的许多单位已被剔除在法定计量单位以外。我国的法定计量单位是以国际单位为基础，适当保留个别常用的非国际单位所组成的计量单位体系。
今后，凡是遇到计量单位的问题时，都应使用我国的法定计量单位。
为了便于学习，需要了解潜水中常用到的一些法定和非法定计量单位的换算关系（见表2-1）。
表2-1 常用法定和非法定计量单位的换算
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