怎样学好高中物理 李尚文 龙门书局 节选
高中物理对中学生来说是较为难学的一门课程,因为物理学是以“物质最普遍、最基本的运动”为研究对象,其包罗的知识和技能是十分广泛。就物理现象而言,从宏观到围观;就物理学说而言,从经典到现代;就研究方法而言,从观察、实验到猜想假说等。知识内容包括力、热、电磁、光、原子物理等庞大的知识体系,往往给初学者留下杂乱无序的印象。而且,物理又与数学、化学等学科密切相关。
一、 物理现象
物理理论是以具体的物理现象为基础的,物理学的研究是从对物理现象的观察、实验入手的,这就决定了学习者在学习物理知识时,必须先感知现象,继而“以物究理”。无论是学习新的知识还是运用已知的物理概念和规律去分析解决问题时,都要从物质对象在运动的外部特征和互相联系入手,弄清物理现象,在头脑中形成一幅有关过程的景象,这叫建立正确的物理图景。在数学中x、y代表什么往往完全没有必要追问,然而物理学中,必须先弄清楚每一个物理量代表的实在含义,s——物体位置变化及其方向(位移),v——物体运动快慢和方向(速度),方能深刻理解其内涵和物理量之间的关系。
1, 参与物
参与物是指参与所研究的物理现象中的物理客体。为了抓住现象的重要特征,舍弃次要因素往往要对参与物进行简化,称之为建立物理模型。
主要的物理模型有:质点和质点系、刚体、连续质点系(大量分子、光子、电子组成的系统)、场(引力场、静电场、磁场、电磁场)。
研究时,不仅要弄清参与物的类型,还要把握其物理性质或状态参量(速度、能量等),这样才能认清其宏观表征和正确选用有关的规律和方法。
2, 物理过程
物理过程是指参与物在物理环境中的运动(变化)历程。物理过程与现实运动过程不同,它是进行思维加工,抛弃非物理属性,忽略次要因素,建立理想化模型的过程。
主要物理过程:单一过程:可感知的;难以感知的
外显的;隐含的
变化迟缓的;短暂瞬时的
宏观的;微观的
组合过程:先后出现(有因果关系的;无因果关系的)
同时出现
不断往复出现(例:振荡电路)
分析物理过程时,有些是难以被感知的,隐蔽过程。例如置入静电场中的导体,不仅有“自由电子的定向移动” ,也有“电场重新分布”,这一更为隐含的过程。子弹高速击中木块,到两物体相对速度为零的过程中,有“内力做功”的隐含过程。
3, 物理状态
物体形态、运动状态、受力状态、平衡状态、热运动状态、带电状态、场的分布状态直至微观世界核外电子的受激状态。
二、物理概念
物理概念可分为以物理现象本质特征词表达的概念和需要一系列建立在量度基础上以符号和数学语言表达的量——物理量两大类。
重视词语形式定性表达的概念,例如:重心、平动、共振、光心、电场等。
物理量一般来说分为标量和矢量。标量仅有大小无方向。例如:温度、功、能,它们的正负不表示方向,运算遵从代数运算法则。矢量有大小和方向,如速度、力、电场强度等,运算遵从几何运算法则。
状态量和过程量。状态量,描述研究对象某时刻,处于某状态的物理量,如:即时速度,动能,动量,气体压强等。过程量是描述状态变化的量,总是与一段时间、空间间隔相联系。如:位移,功,冲量,热量等。
物理恒量:普适恒量:物理常数(引力常数、静电常数等)
非普适恒量:在一定物理关系式中(某物质的电阻率,滑动摩擦系数等)
暂时性的恒量:在特定条件下(平行板电容充电后电压,电量等)
理解物理量需要从六个方面去认识:1)引出目的,即这个物理量是描述什么的。2)量度法则,即如何定义这一物理量的数学表达式。3)单位换算。4)矢量还是标量。5)决定因素,即物理量之间的因果关系。6)测量方法,可以用什么仪器直接测量,需要注意什么,如果间接测量又如何操作。
三,物理规律
物理定律:从实验中总结出的客观规律。如牛顿定律、机械能守恒定律、动量守恒定律、欧姆定律、楞次定律等。
物理定理:运用数学或其他手段从定律得出的规律。例:动能定理、动量定理等。
物理定则(法则):为了帮助理解和便于记忆,用来表达事物内在联系并得到公认的方法。例:右手定则、平行四边形法则等。
物理原理:普通性的,最基本的规律。例:场的迭加原理等。
物理方程:理想气体状态方程、热平衡方程。
物理规律性知识:串联分压规律、电功率分配规律等。
掌握物理规律,首先要明确物理定律或规律研究的是什么。如牛顿第二定律揭示加速度受那些物理量的制约,即:a∝∑F/m ,而F=ma是牛顿定律常用的公式形式。其次,明确定律的实验根据,必须重视对物理定律的验证实验,加深对有关规律的感性认识。第三,把握规律的“文字表述”、“解析代数式”和“函数图像”三种表达方式,并将三者有机融于一体。第四,明确物理定律的使用条件和使用范围。牛顿运动定理适于宏观低速,动量守恒定律适用于系统合外力为零,也可用于微观世界。最后,使用定律时要注意一些特征,比如:牛顿第二定律的“瞬时性”,部分电路欧姆定律的“对应性”。
物理学说:学术上有系统的主张或独到的见解。例如:分子运动论,分子环流,光本性说,原子核式结构学说等。
四,物理学体系及发展历程
中学涉及的物理学可分为六个体系
牛顿力学体系:亚里士多德——哥白尼(日心说)——开普勒(行星运动的开普勒三定律)——伽利略(自由落体实验)——牛顿(牛顿三定律,万有引力定律,定义质量、动量、惯性、力等,提出观察实验和数学两科学方法。)
热学体系
热现象的初期研究——热本性学说(能量守恒定律,分子动力论)——能量转化和守恒定律——热力学第二定律
电磁场体系
电磁现象的早期研究(对磁极,电性,导体,电流的获得等研究)——静电学定量研究(库伦定律)——电磁关系的发现(奥斯特实验,分子环流假说,安培右手定则)——统一电磁理论(法拉第电磁感应,麦克斯韦电磁场理论)
光本质体系
粒子说和波动说之争(牛顿和惠更斯,双缝干涉实验)——以太之争(波动的介质)——波粒二象性(光电效应,爱因斯坦的光量子理论)
原子物理
电子的发现和电荷测定(汤姆逊,油滴平衡法)——放射线的发现(贝克勒尔)——卢瑟福原子核式模型(α粒子散射实验)——氢光谱的发现——波尔电子跃迁理论——核结构学说与核能释放
相对论体系(爱因斯坦的狭义相对论,广义相对论)
如何学习物理
一,抓住物理现象的本质,去伪存真,化繁为简,揭示隐蔽过程。
二,剖析现象之间的内在联系和过程中的变化层次,抓住关键的“转折点”。
三,在解决问题时,横向扩展联系,抓住“结合点”
解题步骤
一,识物:参与物有几个?处于什么状态,几个过程?有无隐含过程?——建立物理图景
二,归理:运用概念、规律判断推理达到“异中求同”——洞察本质
三,理路:分析变化过程,剖析层次,达到“同中求异”,具体问题具体分析——确立思路
择法:物理方法,数学方法,经验推理,直觉判断。——优选方法
参考资料:http://hi.baidu.com/youdang/blog/item/f61ea60fccf73ce8ab6457a7.html