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高中物理学三种东西——概念,实验定律,模型
1,概念。这是非常细碎的东西,但是简单容易理解。比如,我们学到静电场,书上告诉你电场强度定义式 ,这个公式不需要问为什么,因为我们这样定义电场强度。再比如电流,我们定义电流为单位时间通过截面的电荷量,那么公式 也不需要问为什么。如果你某个概念没有掌握,直接翻书就行。
2,定律。定律也叫实验定律。他们都是科学家通过做实验得出的规律,他们不能通过其他物理或者数学规律经过数学推导得来。高中物理中所有的实验定律,其背后的实验都必须掌握。
自由落体定律——著名的伽利略斜面实验一
牛顿第一定律——著名的伽利略斜面实验二 伽利略这两个斜面实验里包含了三个思想实验,是高考重要考点
牛顿第二定律——这个实验书上有,实验探究了力,质量,加速度的关系
牛顿第三定律——实验很简单
胡克定律——弹簧弹力和伸长量的实验研究
万有引力定律——牛顿的思考与卡文迪许扭秤(牛顿的思考过程非常精彩,必修二课本里有)
机械能守恒定律——著名的伽利略斜面实验二(和牛顿第一定律一样)
库仑定律——库伦扭秤实验
欧姆定律,焦耳定律——实验初中的时候就讲过
电阻定律——初中做了定性实验,高中引入电阻率概念后有了定量规律
法拉第电磁感应定律——电生磁磁生电实验都是重要物理学史考点
楞次定律——也是实验
斯涅尔定律(就是初中光学就学过的,光折射反射定律)——初中做过实验
其实在获得这些实验定律以后,还会从这些定律中经过数学推导获得一些定理。这些定理是可以推导得到的,建议最好掌握定理推导。如果某条定理没有出现在书上,那么不建议记忆该定理。
举个书上定理推导的精彩例子——圆周运动向心加速度。书上只用了矢量相加减的数学规律,还有圆的相关数学规律,就推出了精彩的定理。
以上两点——概念和定律,只需要看书就可以完全掌握。而且,这之后,所有的高中物理题目,使用的公式仅限于以上的公式——定义式,和书上的定律,定理。基础不好的同学,一定要先确保把1,2两点学会,再学第三点。
如果有同学对物理学史感兴趣,可以看我b站发的物理学史系列讲解视频,可以当成轻松的科普和高考相结合: 【琪哥】最贴近高考的物理学史【合集】_哔哩哔哩 (゜-゜)つロ 干杯~-bilibili
3,模型
模型的学习一般就是来源于老师的课堂笔记或者一些题目训练。物理模型的意义一句话总结,叫:“补全你的方程组”
学物理的时候,在学会了概念和实验定律,推导完相关定理以后,老师们一般就开始讲各种各样的模型。做题的时候,我们也在训练各种各样的模型。
比如,学万有引力一章,学完万有引力定律和卡文迪许扭秤实验后,就开始学各种模型(或者叫题型)诸如变轨问题,双星模型,星体密度计算等等。
如果你学完以后,背了一堆结论,或者是疯狂刷题,做一道算一道,那这些物理模型对你就没有意义。
举个例子,双星问题。
两星相距 ,列两个牛顿第二定律方程(万有引力等于向心力)。
发现方程里有四个未知数——两星的半径 ,两星的周期 ,但是只有两个方程。
这时候,学过这个模型的同学就知道, , (维持双星系统稳定,必须有这两个关系)。从而补全了方程组。
到此,缺少的那个方程补上了。
因为整个高中阶段,涉及的概念,定律,实验并不多。学习物理模型占据了主要的时间。通过这个例子,同学们感受一下,学模型究竟是学什么。
再举个例子,星体密度问题。
学过这个模型的同学,学会的不应该是某个星体密度公式,而应该是如何列方程解出星体密度——列出牛顿第二定律——星体表面某个物体,万有引力等于重力。然后,重力等于质量乘以该星体重力加速度,万有引力表达式中的距离等于星体半径,星体质量可以用密度和球体积公式表达。
(也许有同学注意到了,我在前面一直强调“方程”两个字。列方程,是学习高中物理必须养成的习惯,也是从初中物理到高中物理的一个重要转变。初中学物理的时候,是一个计算式解出一个量,逐步解出答案。但是这种方法在很多问题上会遇到困难。比如小学就学过的鸡兔同笼,要是列式计算,必须用巧妙办法才可以做,但是列方程解方程就很简单。另外,把方程规范地列出来,也便于改卷的时候给过程分)
当你学会了概念,掌握了基本定律,积累了模型,就可以做高考题了。下面我举例说明,怎样从基础到达高考题。以力学中小木块问题为例:
小木块的运动,我们总是可以分成几个过程,以及几个状态——初始状态,中间状态,结束状态。
整个运动过程分解为:初始状态--过程1--中间状态1--过程2--中间状态2-过程3--结束状态。如果一道题足够复杂,它可以有很多个中间状态,也就会在状态间夹杂很多过程。但是毕竟高考题复杂程度有限,一般的高考题都是只有一个中间状态。也就是典型的:初始状态--过程1--中间状态--过程2--结束状态。我们称之为——三状态,两过程。
完成一道力学题,就需要搞清楚,在三个状态时,木块的速度,位置。在两个过程中,木块的受力,以及根据受力计算出加速度。
我们有木块的初始位置和初始速度,根据过程1的受力,计算出过程1的加速度,从而用运动学方法列出关于中间状态的速度,位置的方程。再根据过程2的受力,计算出过程2的加速度,从而用运动学方法列出关于结束状态的速度,位置的方程。进而解出答案。
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