当我还是学生的时候,有一件事我一直想不明白:
为什么很多高中生根本就不懂物理?
我的同桌是个很文静的女孩,英语成绩一直都在140分以上,语文作文也经常拿高分,但是物理就很差劲。
在高中高三那年,她看着自己的物理笔记本上错误答案堆积得越来越高,但她的物理成绩却没有任何提高。
简而言之,我就是无法理解。
这种情况并非孤例,现实中也存在:
物理好的人不知道自己是如何学会物理的。
物理不好的人根本就不知道怎么学物理。
当一个不善于学习的人去问一个善于教学的人,他应该怎样学习呢?
——答案是显而易见的。
那么,高中物理该怎么学呢?
说实话,高中物理的知识量绝对是物理、化学、生物三门学科里最少的。
高中物理到底需要学多少?如果按公式算,掰着手指头就能算出来。相比生物、化学,知识点太少了。这也决定了:
——物理学这门学科的难点不在于知识而在于思维。
这也是困扰很多同学的一个问题:看不懂,想不通。
那么我们如何学习物理以及如何学习解决问题?
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步骤 1:了解你拥有哪些物理工具
学习如何解决问题的第一步并不复杂。第一步就是了解你手头上有什么工具。
不考虑选修部分,该公式包括:
◇ 运动学:匀速直线运动、匀速加速直线运动、曲线运动(圆周运动)……
◇ 力学:重力、弹力、摩擦力、浮力、万有引力定律、开普勒三大定律
牛顿三定律、能量守恒定律(机械能守恒定律)、动量定理和动量守恒定律……
◇ 电磁学:库仑定律、电场力、洛伦兹力、安培力、楞次定律
法拉第电磁感应定律(动生电动势)...
相信我,这些并不多的公式可以解决几乎所有的高中物理问题。
这些都是你所知道的物理工具,基于这些公式进行的其他推导,只能帮助你降低思维难度,加深对公式的理解,但并没有超越公式本身。
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第二步:理解问题描述的物理过程
物理学的困难在于思考,思考的困难在于理解物理过程。
很多“看不懂”物理的同学,在听完老师的讲解后,甚至不知道这道题描述的是一个什么样的物理过程。这个“神奇”的小滑块、均质小球、带电粒子,在经历了这样的一段旅程后,最终到了哪里呢?
如果你连物理过程都不了解,就没有必要谈如何建立方程,更不用说如何解它们了。
问题越复杂,在开始解决它时就越需要考虑物理过程。
在解决任何问题时,在开始写方程式之前,你首先要做的就是确保你理解了问题所描述的物理过程,并思考你的“研究对象”(小滑块/小球/带电粒子)经历了哪些物理过程。
例如,刚学抛射运动的同学常常把问题分成:向上抛掷阶段、最高点、下落阶段、落地后阶段,分别建立方程进行分析。
例如留学之路,有些学生在处理电磁场中复杂的场问题时,习惯于先画出粒子的轨迹,即使不知道粒子的准确轨迹,也会试着画出一个粗略的轨迹。
例如,初学自考的学生在解决天体运动相关问题时,也会列出轨道变化的不同阶段,可分为:轨道变化前的圆周运动、轨道变化瞬间的动量变化、轨道变化后的新轨道的运动。
这样才能知道物理过程的各个阶段,并列出相应的方程式。
很多其实物理学的很好的同学,经常会犯一些错误,就是因为他们没有仔细思考物理过程。比如,在运用机械能守恒定律的时候,他们经常理所当然地忽略临界点(势能最大,动能最小的点),直接列出一个初态和终态的方程高中物理的基础题目和答案,这无疑会导致错误。
很多老师喜欢强调物理模型或者典型题型,但很多学生根本不了解物理过程,无法知道什么时候该用模型,什么时候该和学过的典型题型联系起来。
说得直白些,你要想学会飞翔,就必须先学会奔跑。
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步骤 3:使用物理模型简化你的思考过程
如果你知道自己有哪些物理工具,能理解题目描述的物理过程,那么解决问题就不会那么困难,只有到了这一步,才能开始建模和问题类型化。
建模和问题样式意味着将物理工具应用于特定的物理过程。
例如,当初状态和终状态已知时,计算过程中常常用到守恒定律。
例如在复合场问题中,我们往往先计算出轨迹,推导方程,然后计算轨迹的半径和周期。
例如,在解决涉及摩擦做功(子弹击中木块)的问题时,首先计算临界点,然后写出能量守恒定律。
例如,在天体运动中,圆形轨道的半径越大,势能就越大,线速度就越小(可由开普勒第二定律,或由“万有引力=向心加速度”推导出来)。
当然,高中物理中很多公式推导其实都是解题过程中需要一步步推导的公式,都是在日常生活中学习的,这样既节省了时间,也减少了不必要的思考精力。
你最终提炼出的物理模型或者题型,也可以说是解决物理问题的思维范式/思维路径,你提炼得越透彻、越细致,解决物理问题就会越快越容易。
说白了,建模和题型都可以帮助你思考,也可以帮助你避免过度思考。
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摘要:高中物理到底难在哪儿?
那么,高中物理到底难在哪儿呢?
高中物理的两大难点是理解物理过程和掌握物理模型/题型。
有些学生在做练习的时候根本不知道题目是什么,根本不知道滑块/球/粒子经历了哪些物理过程,更不知道用方程来描述这些物理过程。
另一类学生,虽然能够看懂题目,知道其中的物理过程是怎样的,但是当真正需要写出方程式来解题的时候,却想不出用什么公式,写出什么方程式,做哪些推导。
我对“搞不懂物理过程”的同学的建议是:
第一,做题时,先看题目,思考题目描述的“物理过程”再开始解题。如果直接思考有困难,可以用草稿纸或者草图。但注意不要在不了解物理过程的情况下,盲目地列出公式来解题;
第二,即使没有答对高中物理的基础题目和答案,也要思考题目描述的物理过程,结合老师的讲解或回答,在脑子里过一遍,这样下次做题的时候就可以有所借鉴。
对于“看得懂题,但做不出来”的同学,我的建议是:
首先,在学习每个公式的时候,结合例子和老师的讲解,思考一下这个公式(以及它的推导)可以运用在哪里。
第二,在学习一段时间后或者考试前,定期总结物理模型和题型,一定要思考这个模型/题型可以用来处理哪些物理过程。
别以为物理有那么难。
思考很难,但真正困难的是拒绝思考。