當(dāng)我還是學(xué)生的時(shí)候,有一件事我一直想不明白:
為什么很多高中生根本就不懂物理?
我的同桌是個(gè)很文靜的女孩,英語成績一直都在140分以上,語文作文也經(jīng)常拿高分,但是物理就很差勁。
在高中高三那年,她看著自己的物理筆記本上錯(cuò)誤答案堆積得越來越高,但她的物理成績卻沒有任何提高。
簡而言之,我就是無法理解。
這種情況并非孤例,現(xiàn)實(shí)中也存在:
物理好的人不知道自己是如何學(xué)會物理的。
物理不好的人根本就不知道怎么學(xué)物理。
當(dāng)一個(gè)不善于學(xué)習(xí)的人去問一個(gè)善于教學(xué)的人,他應(yīng)該怎樣學(xué)習(xí)呢?
——答案是顯而易見的。
那么,高中物理該怎么學(xué)呢?
說實(shí)話,高中物理的知識量絕對是物理、化學(xué)、生物三門學(xué)科里最少的。
高中物理到底需要學(xué)多少?如果按公式算,掰著手指頭就能算出來。相比生物、化學(xué),知識點(diǎn)太少了。這也決定了:
——物理學(xué)這門學(xué)科的難點(diǎn)不在于知識而在于思維。
這也是困擾很多同學(xué)的一個(gè)問題:看不懂,想不通。
那么我們?nèi)绾螌W(xué)習(xí)物理以及如何學(xué)習(xí)解決問題?
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步驟 1:了解你擁有哪些物理工具
學(xué)習(xí)如何解決問題的第一步并不復(fù)雜。第一步就是了解你手頭上有什么工具。
不考慮選修部分,該公式包括:
◇ 運(yùn)動(dòng)學(xué):勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻速加速直線運(yùn)動(dòng)、曲線運(yùn)動(dòng)(圓周運(yùn)動(dòng))……
◇ 力學(xué):重力、彈力、摩擦力、浮力、萬有引力定律、開普勒三大定律
牛頓三定律、能量守恒定律(機(jī)械能守恒定律)、動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律……
◇ 電磁學(xué):庫侖定律、電場力、洛倫茲力、安培力、楞次定律
法拉第電磁感應(yīng)定律(動(dòng)生電動(dòng)勢)...
相信我,這些并不多的公式可以解決幾乎所有的高中物理問題。
這些都是你所知道的物理工具,基于這些公式進(jìn)行的其他推導(dǎo),只能幫助你降低思維難度,加深對公式的理解,但并沒有超越公式本身。
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第二步:理解問題描述的物理過程
物理學(xué)的困難在于思考,思考的困難在于理解物理過程。
很多“看不懂”物理的同學(xué),在聽完老師的講解后,甚至不知道這道題描述的是一個(gè)什么樣的物理過程。這個(gè)“神奇”的小滑塊、均質(zhì)小球、帶電粒子,在經(jīng)歷了這樣的一段旅程后,最終到了哪里呢?
如果你連物理過程都不了解,就沒有必要談如何建立方程,更不用說如何解它們了。
問題越復(fù)雜,在開始解決它時(shí)就越需要考慮物理過程。
在解決任何問題時(shí),在開始寫方程式之前,你首先要做的就是確保你理解了問題所描述的物理過程,并思考你的“研究對象”(小滑塊/小球/帶電粒子)經(jīng)歷了哪些物理過程。
例如,剛學(xué)拋射運(yùn)動(dòng)的同學(xué)常常把問題分成:向上拋擲階段、最高點(diǎn)、下落階段、落地后階段,分別建立方程進(jìn)行分析。
例如留學(xué)之路,有些學(xué)生在處理電磁場中復(fù)雜的場問題時(shí),習(xí)慣于先畫出粒子的軌跡,即使不知道粒子的準(zhǔn)確軌跡,也會試著畫出一個(gè)粗略的軌跡。
例如,初學(xué)自考的學(xué)生在解決天體運(yùn)動(dòng)相關(guān)問題時(shí),也會列出軌道變化的不同階段,可分為:軌道變化前的圓周運(yùn)動(dòng)、軌道變化瞬間的動(dòng)量變化、軌道變化后的新軌道的運(yùn)動(dòng)。
這樣才能知道物理過程的各個(gè)階段,并列出相應(yīng)的方程式。
很多其實(shí)物理學(xué)的很好的同學(xué),經(jīng)常會犯一些錯(cuò)誤,就是因?yàn)樗麄儧]有仔細(xì)思考物理過程。比如,在運(yùn)用機(jī)械能守恒定律的時(shí)候,他們經(jīng)常理所當(dāng)然地忽略臨界點(diǎn)(勢能最大,動(dòng)能最小的點(diǎn)),直接列出一個(gè)初態(tài)和終態(tài)的方程高中物理的基礎(chǔ)題目和答案,這無疑會導(dǎo)致錯(cuò)誤。
很多老師喜歡強(qiáng)調(diào)物理模型或者典型題型,但很多學(xué)生根本不了解物理過程,無法知道什么時(shí)候該用模型,什么時(shí)候該和學(xué)過的典型題型聯(lián)系起來。
說得直白些,你要想學(xué)會飛翔,就必須先學(xué)會奔跑。
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步驟 3:使用物理模型簡化你的思考過程
如果你知道自己有哪些物理工具,能理解題目描述的物理過程,那么解決問題就不會那么困難,只有到了這一步,才能開始建模和問題類型化。
建模和問題樣式意味著將物理工具應(yīng)用于特定的物理過程。
例如,當(dāng)初狀態(tài)和終狀態(tài)已知時(shí),計(jì)算過程中常常用到守恒定律。
例如在復(fù)合場問題中,我們往往先計(jì)算出軌跡,推導(dǎo)方程,然后計(jì)算軌跡的半徑和周期。
例如,在解決涉及摩擦做功(子彈擊中木塊)的問題時(shí),首先計(jì)算臨界點(diǎn),然后寫出能量守恒定律。
例如,在天體運(yùn)動(dòng)中,圓形軌道的半徑越大,勢能就越大,線速度就越小(可由開普勒第二定律,或由“萬有引力=向心加速度”推導(dǎo)出來)。
當(dāng)然,高中物理中很多公式推導(dǎo)其實(shí)都是解題過程中需要一步步推導(dǎo)的公式,都是在日常生活中學(xué)習(xí)的,這樣既節(jié)省了時(shí)間,也減少了不必要的思考精力。
你最終提煉出的物理模型或者題型,也可以說是解決物理問題的思維范式/思維路徑,你提煉得越透徹、越細(xì)致,解決物理問題就會越快越容易。
說白了,建模和題型都可以幫助你思考,也可以幫助你避免過度思考。
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摘要:高中物理到底難在哪兒?
那么,高中物理到底難在哪兒呢?
高中物理的兩大難點(diǎn)是理解物理過程和掌握物理模型/題型。
有些學(xué)生在做練習(xí)的時(shí)候根本不知道題目是什么,根本不知道滑塊/球/粒子經(jīng)歷了哪些物理過程,更不知道用方程來描述這些物理過程。
另一類學(xué)生,雖然能夠看懂題目,知道其中的物理過程是怎樣的,但是當(dāng)真正需要寫出方程式來解題的時(shí)候,卻想不出用什么公式,寫出什么方程式,做哪些推導(dǎo)。
我對“搞不懂物理過程”的同學(xué)的建議是:
第一,做題時(shí),先看題目,思考題目描述的“物理過程”再開始解題。如果直接思考有困難,可以用草稿紙或者草圖。但注意不要在不了解物理過程的情況下,盲目地列出公式來解題;
第二,即使沒有答對高中物理的基礎(chǔ)題目和答案,也要思考題目描述的物理過程,結(jié)合老師的講解或回答,在腦子里過一遍,這樣下次做題的時(shí)候就可以有所借鑒。
對于“看得懂題,但做不出來”的同學(xué),我的建議是:
首先,在學(xué)習(xí)每個(gè)公式的時(shí)候,結(jié)合例子和老師的講解,思考一下這個(gè)公式(以及它的推導(dǎo))可以運(yùn)用在哪里。
第二,在學(xué)習(xí)一段時(shí)間后或者考試前,定期總結(jié)物理模型和題型,一定要思考這個(gè)模型/題型可以用來處理哪些物理過程。
別以為物理有那么難。
思考很難,但真正困難的是拒絕思考。