(注意,下面列出的一些书籍已经绝版,但绝版并不意味着这本书有问题,往往是因为政策原因或者缺乏合适的读者群。数学和物理方面的书籍对出版日期不敏感。读者可以轻松地在网上下载购买该书的二手或复制版本。对于未绝版的书籍,旧版本往往比新版本内容更丰富。)
高等数学
高等数学的书有两种类型,一种是快速学习的。 最典型的是1985年9月的《高中数学甲级初等微积分》和《初等微积分》(已绝版,但中学图书馆普遍有),以及蒋四喜的《高中物理竞赛数学与应用》。 另外,上海教育出版社还于2020年出版了《基础微积分讲义》,可供不喜欢旧书的同学使用。 我还是推荐Type A版,因为Type A版虽然已经绝版,但它是指定教材。 改革开放初期得到教育部认可并在全国发行。 该体系的完整性和科学性是上海教育出版社无法比拟的。
另一类是高等数学巨著。 这里推荐龚声的《简明微积分》。 简明微积分的优点是简洁明了,但又不遗漏知识点。 这是一本一学期就能学会的微积分书。 其他书籍是两个学期的课程。 缺点是缺乏习题解答,不过这个缺点对于数学来说微不足道。 因为市场上有很多数学练习册。 其次,推荐四川大学物理版《高等数学》第一卷和第二卷,里面有很多物理相关的例子。 最后推荐同济大学的《高等数学》。 同济大学的高等数学课程是针对工科学生的,很多物理科目并不包括在内。
物理竞赛学生在学习高等数学时必须有选择性。 有很多东西是不需要时间的,比如级数的收敛、极限的严格定义、洛比达定律(洛比达定律是考研时考查的重点,但在考研中用处不大)物理竞赛。)。 重点学习求导、不定积分、定积分、偏微分、二重积分、高斯定理、斯托克斯定理、三次、微分方程等关键知识点。 我们尤其应该在无止境的修行上下功夫。 积分需要熟练地推导重力轨道公式并能够计算轨道时间。 熟记积分表的常用积分公式。 注意偏微分。 2018年决赛第七题的最后一题其实可以用偏微分快速解答。 标准答案使用技术来避免偏微分。
线性代数可以用工科大学的书,也可以用四川大学的《高等数学》第三册。 没发现有什么大的区别。
有余力的学生可以学习数学方程。 我推荐四川大学的《高等数学》第四卷,或者梁昆淼的《数学物理方法》。
非物理专业的普通物理
不建议专业竞赛学生使用非物理专业的《大学物理》作为主要教材。 只适合作为入门教材。 每所大学都有自己的一套非物理专业的物理教科书。 推荐东南大学马文伟的《物理学》第四版。 第四版是最完整的。 分上、中、下三卷。 大部分内容都包含在内,可以作为物理学入门读物。
南京大学陆德新的《大学物理》只有一卷,内容并不完整。 但由于薄,学生学习负担轻,适合想获得省二等奖以上的学生。 要求较高的中学生可以用这本工科院校普通物理作为预习教材。
判断一本力学书是否有足够的理论水平有一个简单的方法,那就是
1)观察是否有这个公式
d hat e_r = d theta hat e_theta
第16场半决赛的最后一道题就需要用到这个公式。
2)粒子系统矩定理中是否解释了如果计算矩的参考点不是质心会产生什么后果? 该知识点在比赛中会反复使用。
按照这个标准,齐安深、杜禅英的《力学基础》和后来的《力学》,以及赵开华的《新概念物理》力学卷,都不合格,只适合入门。 郑永龄的力学书上也没有这个公式。 只有舒友生和梁昆淼的《力学》符合条件。
这里推荐梁昆淼的《力学》卷一。这本书的讲解非常物理化,比舒友生的书要好。 舒老师的书中,粒子系统部分被分成了各个章节,学习起来有点困难。 复旦大学郑永龄写的书假定学生不懂微积分,所以介绍了大量微元方法,避免了微积分(新版本可能会修改,但基本框架还是旧版微积分) -元素法),这不利于观察物理的视角。 齐安申在北京师范大学的力学属于普通力学类。 科普内容过多,物理内容较少。 只比高中深一点,完全达不到物理竞赛的要求。 比如,他的书都没有推演重力的轨迹方程和运行时间,而这种推导逐渐成为物理竞赛复赛难度的基本要求。 就连马文伟非物理系所用的《物理》也有这方面的解释。 只有梁昆淼的书中规中矩,讲解详细透彻,难度较高。 这是一个完美的力学教程。 梁昆淼爷爷的书秉承了20世纪60、70年代名师的话加粗的习惯,把所有重要的物理知识点加粗,非常适合自学。 梁昆淼这本书的另一个优点是它有第二卷作为理论力学的姊妹篇。 但由于版本问题,他的第二卷中使用的符号与第一卷中的符号不符,请谨慎阅读。 例如,第一个体积中的极坐标单位向量是ij,而在第二个体积中则变为rho^0,^0。 梁先生的书的缺点是太旧了。 第一版写于1965年,国际物理竞赛始于1967年,虽然已经重印过两次,但仍然与物理竞赛关系不大。 尽管有缺陷物理竞赛惯量,这本书仍然非常适合自学。
大多数情况下,力学教材和理论力学教材是脱节、重叠的。 如果你想看一本不支离破碎、自洽的书,建议看青岛大学强元启的《经典力学》第一卷和第二卷(正在出版)。 本书内容完整,涵盖力学和理论力学。 这本书最大的优点就是包含了一些难得的知识点,比如-Longo-Lenz向量等比较晦涩的东西,都有介绍。 难能可贵的是,这套书还有一些解决机械问题的通用策略。 这些策略包括如何求解一些常见的微分方程甚至拉普拉斯变换。 这种完整性使得几乎任何竞赛题都不可能超出本书的知识点。 这本书唯一的缺憾是对分析力学部分解释不够充分,但对于物理竞赛来说完全不是问题。 因为物理竞赛不涉及分析力学。
比赛中需要分析力学的地方并不多。 2018年决赛最后一题(第7题)的第一题可能需要用到哈密顿正则方程。
如果你读强老师的书,就不需要单独去学习理论力学。 否则,强烈建议学习金尚年的《理论力学》或者梁昆淼的《力学卷二》。因为这几年的物理竞赛,理论力学的内容越来越多。 例如,比赛将涉及普通力学中没有教授的微分散射截面等内容。 理论力学教材中,我特别推荐金尚年的《理论力学》,因为金尚年的书里有很多物理竞赛的原创题,这是非常难得的。 梁昆淼《力学》第二册的缺点是分析力学部分过多,固体力学和流体力学部分较难,引入大量孤子方程,不适合物理竞赛。 相比之下,金老师和强老师的书更适合物理竞赛。
请注意,这两个专业都使用术语“理论力学”。 一位来自物理系,一位来自机械工程系。 两个系都有理论力学教材,但内容不同。 物理系的理论力学以物理为主。 机械工程系的理论力学,重点是工程。 它们的名称相同,但内容不同。 机械系的理论力学中,只有静力学部分对物理竞赛有用。 其他章节对于物理竞赛来说过于偏颇且过于工程化。 判断一本理论力学书籍是关于物理学还是工程学的一个简单方法是看作者所属的机构。 如果是综合性大学,比如北大、南京大学、复旦大学,那就是物理。 如果是哈尔滨工业大学、上海交通大学、天大大学、北航这样的工科大学,那就是工科。
不建议使用朗道力学或力学。 这些书与竞争太相关了。
电
《电磁学》推荐赵开华和陈希谋的版本。 注意,这不是赵开华后来写的《新概念物理》电磁学卷,也不是陈希谋自己主编的电磁学卷,而是赵先生和陈先生合着的一本,可以在改革开放初期。 教材,特别推荐第二版(绝版),因为第二版最全,第三版开始删减。 物理竞赛往往需要解决复杂的电路,而解决复杂的电路往往需要星角变换。 按照这个标准,只有赵开华的电磁书籍是最详细的。
其他人写的大多数电磁学都没有足够关注电路。 比如山东师范大学洪正平的《电磁学》(绝版)只有300多页,电路部分只包含基尔霍夫定律。 赵开华的《新概念物理》电磁卷也比较薄。 如果你想看这么薄的书,最好和一本叫《电气工程》的书一起学习,因为电路部分也是一个考点。 我推荐秦增煌的《电气工程》,重点介绍第一卷的电气工程部分。 当然,如果有时间熟悉一下,也应该看看第二卷的电子部分,因为2021预题有运放电路,用到了电子知识。 电子学被认为是大众科学。 你可以看一下,熟悉一下。 您需要能够计算三极管电路的放大系数。 事实上,电子部分可以在大量内容上进行测试。 大学电子系的任何教授都可以轻松掌握复杂的非线性电路并参加测试。
如果你对电动力学感兴趣,你可以找到一本简明的电动力学书籍。 推荐以下三本简明电动力学教材,一本是余云强的《电动力学简明教程》(已出版),一本是陈世民的《电动力学简明教程》(已绝版),一本是《电动力学简明教程》。程家富着《高等物理浓缩版》电动力学部分(绝版)。 这三本书都很薄,非常适合中学生自学。 于运强的书是给实验物理学家看的,而陈世民先生最擅长写简洁的教程。
郭硕宏的《电动力学》是国内最流行的教科书,但是有点厚。 另外,不建议使用复旦大学蔡胜山的《电动力学》,对于中学生来说太难了。 兰道的书有点不对劲。 总之,不适合为了物理比赛而学习。 另外,一年的物理竞赛原题来自于电动力学教材。 即便如此,仍然不建议直接入手本书。
热与统计物理
热学方面,秦云浩老师和李纯老师写的书都很好,但我没有仔细研究过。 但秦先生是南京大学的,地位比李纯的正常课本还要物理。
有兴趣加入培训团队的学生可以浏览热科学并重点关注热力学和统计物理部分。 程家富的《高等物理汇编》有热力学和统计物理部分(绝版),横跨热物理和统计物理,可以代替秦云浩的书。 本书内容简单、清晰、简洁。 王志成的热力学统计物理比较权威,但是对于竞技生来说有点难。
光学和原子物理
光学非常重要,比赛也越来越注重光学内容。 主要原因是我国是光学大国,拥有一批一流的光学专家。 中国大学还有一个光学专业,叫精密仪器。 但我国的光学教材相对复杂,流派数百种,新技术层出不穷,教材内容逐年增加。 所以不建议广泛涉猎。 此外,许多光学教科书并不是为物理专业的学生准备的,而是为精密仪器专业的学生准备的,而这些专业的学生往往侧重于工程。 建议使用赵开华的新概念物理光学卷来学习。 这本书很基础,没有什么前沿内容,厚度适中。 如果有余力,可以看一下赵开华和陈老师合着的《光学》(黑色封面,好像已经绝版了)。 书上有点零碎,包含一些工程化的内容,比如像差、色差,可以忽略。 国外的赫克特光学我不推荐,主要是太厚了。 不过,赫克特的教科书并不偏颇,还算令人满意。 如果你真的有空闲时间的话物理竞赛惯量,去看看还是有好处的。
对于原子物理,我强烈推荐山东大学张彦辉的《原子物理教程》(绝版)。 这本书最大的优点就是薄。 比复旦大学校长杨福家讲授的滔滔不绝的原子物理薄得多,最适合用来应对比赛。
相对论
判断相对论书籍知识完整性的一个依据是它是否引入了多普勒效应。 因为一年半决赛的题目考验的是多普勒效应。 几本主要教材都有相对论的内容,如马文伟的《物理学》第四版第二册、强老师的《经典力学》、程家富的《高等物理》,都介绍了多普勒效应。 如果你还想专业学习,可以拿一本刘廖的狭义相对论来学习,但注意这本书远远超过了比赛的要求。 与其花时间读专业的狭义相对论,不如花时间读广义相对论,因为培训团队要学。
推荐教材:
1、有兴趣加入培训团队的同学
想要加入集训队,最好在高二、高三参加两次比赛。 高三之前,必须学习理论物理。 由于理论物理部分研究了很多东西,所以普通物理可以简单一些。 建议力学部分以梁昆淼的《力学》第一卷为基础。 至于学习其他部分,最快的办法就是用工大马文伟的《物理》第四版(绝版)。 第四版共分上、中、下三册,光学以外的内容已涵盖竞赛考试点。 马文伟的书缺少几何光学和电路。 为了补充几何光学的内容,可以参考高中教材或者赵开华的《新概念物理》光学卷。 电路可以参考秦增皇的《电气工程卷一》。为了赶上参加高二的机会,这些书需要在一年内完成,压力很大。 这就要求学生在高一开始时就熟悉初级微积分。
有兴趣加入培养团队的学生需要在完成普通物理的基础上学习理论物理。 程家富的《高等物理汇编》(绝版)的优点是简单明了,不支离破碎,关键知识点都有,内容非常丰富。 时间充裕的同学可以参考梁昆淼的《力学》第二卷或强元启的《经典力学》第二卷作为替代。
有的同学可能会问,既然我要加入集训队,为什么不按照物理系的课程学习普通物理,而是按照工程系的课程学习普通物理呢? 那是因为马文伟的《物理》是一年课程,而赵凯华的物理系最简单的课程《新概念物理》也是两年课程。 如果没有专业大学教授的指导,中学生不可能在一年内完成两个学时的课程。 更重要的是,在这一年里,你必须完成一系列的高中课程和微积分课程。 如果你学习马文伟的书,你可以希望参加高二上学期的第一次物理竞赛,并积累一些经验,为高四的比赛做准备。 如果你学赵开华的《新概念物理》,一年之内很大概率是学不完的。 到你高二参加比赛的时候,你的知识体系就已经不完整了。
所以建议第一年用梁昆淼、马文伟的书,第二年直接开始理论物理,达到专业水平。
2. 仅限参加省队比赛的学生
推荐使用梁昆淼的《力学》第一卷、赵开华、陈希谋的《电磁学》、赵开华的《光学》、秦云浩的《光学》以及第四版的相对论和量子部分马文伟的《物理学》。 学完以后就不再看理论物理了。 即使是湖北、湖南这样的强省,这些书也足以冲击省队。
考虑到微积分也需要一个学期的课时,这些物理课程加起来就是两年的课时。 我在高一的时候就开始学习物理,高三的时候就开始参加物理竞赛。
3. 仅限获得省一等奖的学生
我推荐赵开华的《新概念物理》。 这套书涵盖了大部分与比赛相关的知识点。 新概念物理是两年制课程,聪明的学生可以在两年内完成。 包括微积分在内,总共需要四个学期。
4. 只针对争优并参加强基计划的学生
陆德新的《大学物理》一卷已经太厚了,其微积分要求已经超过了高中生的水平。 任何深入的学习都会影响备考高考的时间。
专业竞赛学生最短学习路线:专业竞赛学生的学习应该包括四个部分
a) 物理知识的学习。 即大多数中学高等数学和大学物理的学习主要依靠学生自学。 这是竞争的基础。
b) 物理竞赛的策略和技巧。 典型的教科书是蒋四喜的《竞赛谈》。 主要由教练指导。
c) 物理竞赛分类题库。 完成大量的竞赛练习,达到竞技水平。 蒋四喜认为,应该完成两千多级台阶。
d) 研究竞赛实验的内容。 依托学校提供的实验条件是区分学校水平的关键。
这里我们只介绍物理书的a)部分。 但显然,如果你想参加比赛,仅仅阅读物理书籍是不够的。 你至少需要学习一套完整的竞赛书籍。 鉴于竞赛书籍更新速度较快,本文不介绍竞赛书籍。 假设你是一名高一新入学的学生,已经学过高中数学,但还没有学过高中物理。 建议直接避开高中物理,按以下顺序学习大学物理。
0、如果你还不懂高中数学,你需要立即找一套高中数学书籍来全面学习。 如果你是一个初中没毕业的学生,感觉自己连初中数学都有些困难,那么1977年数理化自学系列数学卷涵盖了初中所有内容数学到高中数学,非常适合自学。 本自学系列还包括初中物理部分,帮助您复习阿基米德原理。 当然,你也可以找到任何一套初高中数学教材。 新版高中数学教材中有关于向量的章节,尤为重要,应认真学习。
1、找20世纪80年代的《高中数学初级微积分》(人民教育出版社版,A类版,绝版),快速学习微积分。 本书讲解透彻、难度低、涵盖了基础知识。 还可以使用蒋四喜在2020年疫情期间出版的《物理竞赛中的数学与应用》。 这本书比较新,但由于不是教科书,所以描述得太简单,不够系统。 或者使用上海教育出版社的《微积分讲义》。 (高中之前的暑假,且不晚于高一秋季学期结束,否则会影响电磁学的学习)
2.利用马文伟的工程《物理》第四版(绝版)快速学习普通物理。 有空读力学部分的可以参考梁昆淼的《力学》第一卷。 (高一秋季第一卷+寒假中卷+春季学期第二卷,一年内完成)
3、由于马文伟的书缺少几何光学部分,建议使用赵开华的新概念物理光学。 (高中春季学期)
4、利用秦增皇的《电气工程第一卷》来补充电路知识。 (高一寒假随马文伟中学学习)
此时你可以尝试参加高二秋季的物理竞赛,积累经验。
5、利用龚声简明微积分系统地学习微积分。 第二轮学习,特别关注以下知识点:不定积分、偏微分、三次积分、二重积分、转动惯量计算、斯托克斯定理、高斯定理、微分方程。 使用任何工程专业的线性代数,重点是:线性方程、转动惯量矩阵、特征值、二次形式(例如同济大学、天津大学都可以)。 (高二复赛后两个月内完成)
6、用梁昆淼的《力学第一卷》继续学习力学。 有空的同学可以添加梁昆淼的第二卷或者强元琪的第一、二卷。 (高二寒假前)
7、用张彦辉的原子物理学来补充原子物理学。 (高二寒假)
8.程家富《高等物理学》。 除了量子力学和统计力学的略读外,其他部分都需要精读。 如果你发现数学基础不够,建议用四川大学《高等数学(物理专业)》第四册来补充复杂的变函数和数学方程(不要卡壳)。 (秋季学期(理论力学与相对论)+寒假(电动力学)+春季学期上半学期(热力学与统计物理))
9、如果有多余的时间,可以用强元启的《经典力学》第一卷、第二卷或者梁昆淼的《力学》再复习一遍力学。 顺便复习一下高一学过的光电路部分。 (大二春季学期+暑假)
到这里,你的知识应该不会有任何遗漏了。 基本上我已经具备了所需的一切,并且具备了加入培训团队的知识水平。
以下是一个列表:
~高中生的必修课。 ✓获得物理竞赛复赛资格所需的水平。 *指最终奖牌级别。 @是影响训练团队级别。
学得快 学得彻底
初中和高中数学
~1977 数学、物理和化学自学系列中的数学物理部分
~高中数学1985年教科书或现行高中数学教科书(必修+大部分选修)
~华东师范大学附属第二中学数学实验课教材
结石
✓蒋四喜“高中物理数学与应用竞赛”
✓1985年高中数学A级初级微积分✓张学文《基础微积分讲义》
✓龚声简明演算
*任何工程大学的简洁线性代数或四川大学的高级数学卷@ 的高级数学卷4或Liang 的数学物理学方法
力学
✓物理第四版第1卷
✓力学第1卷或Qiang 古典力学第1卷
理论力学
* Cheng Jiafu的“高级物理学”第1卷
* Qiang 的古典力学或Jin 的理论机制的第二卷
电磁学
✓的物理第四版中间卷
✓ Chen Ximou电磁学
电路
* Qin 的电气工程卷1
电动力学
* Cheng Jiafu的“高级物理学”第1卷
*Yu 关于电动力学的简明教程
热的
✓物理第四版第1卷
✓“高级物理汇编”热力学
✓QIN 或Li Chun的热科学
统计物理学
@《高级物理汇编》统计物理
@王志成热力学统计物理
光学
✓高学校物理光学 + Ma 物理第四版第2卷
✓新概念物理光学
相对论
✓Ma 的第四版物理学或“高级物理学”的第二卷
@liu liao相对论特殊理论
@liu liao一般相对论
量子力学
@《高级物理汇编》量子力学
@ 量子力学简介
实验
✓新汇编的基本物理实验
一些学生问“物理问题和答案”
我不想在物理竞赛书籍上发表太多评论,所以我只是给出一个总体方向。 “物理问题和答案”最初被称为“美国物理问题和答案”。 本书中的问题来自美国大学的博士学位考试,不适合中学生。 的确,许多竞争问题与这本书有关,但不建议中学生进行这套书。
但是,物理竞争教练应努力研究这组书籍,尤其是第一卷机械师,电磁主义,统计物理学的热力学部分和光学。 物理竞赛教练应受到本书的启发,以选择和改变出色的测试问题并将其提供给学生。 优秀的教练有责任发现和提供新的测试问题,以供学生练习。
但这仍然是不现实的,因为如果物理竞赛教练确实具有这种能量和能力,那么他肯定可以为博士学位学习。 因此,结论是中学生不应该触摸这本书(除非您真的无事可做),并且物理竞赛教练应该尽力做到这一点。