当今中国为什么不应该降低物理基础教育的难度?咱们先大体看一看物理学的全貌,再看一看现在高中阶段的物理知识占了这全貌的多大比重。物理学的全貌我承认,自己有点飘了,全貌二字怕是架御不了,不足之处还望诸位指教
当今中国为什么不应该降低物理基础教育的难度?
咱们先大体看一看物理学的全貌,再看一看现在高中阶段的物理知识占了这全貌的多大比重。物理学的全貌我承认,自己有点飘了,全貌二字怕是架御不了,不足之处还望诸位指教。
物理学的其中一个(繁:個)知识体系是五大力学:
先警告一下!这部分内容有些长且枯【练:kū】燥。
1.理澳门威尼斯人{lǐ}论力学
分为3大部分:牛顿力学、拉格朗日{读:rì}力学、哈密顿力学。
牛顿力学主《拼音:zhǔ》要就是三个牛顿运动定律(我相信大家都知道)。使用的基本数[拼音:shù]学工具是微积分,牛顿第二定律其实是个常微分方程(F=ma?外行才用!)。牛顿力学的内容还可以加上万有引力定律。
牛顿第二定(pinyin:dìng)律
拉格朗日力学、哈密顿力学的主要思想是极值原理(也叫最小作【读:zuò】用量原理)。使用的基本数学工具都是变分(读:fēn)法(比微积分略难的【拼音:de】数学)。
拉格朗日《拼音:rì》力学的主要内容是欧拉-拉格朗日方程。哈密[拼音:mì]顿力学的主要内容是哈密顿-雅可比方《读:fāng》程。这两个方程可以用勒让德变换相互转换。
欧(ōu)拉-拉格朗日方程
哈密(读:mì)顿-雅可比方程
2.经典电动力学《繁:學》
可以分为(拼音:wèi)两部分:麦克斯韦方程组、洛伦兹力方程。
麦克斯韦方程组描述场源与电磁场的关系,常见的形式是4个偏微分方程(可能有些难懂,但这已经是最简单的形式了)。娱乐城这4个方程分别描述:电场、磁场、磁生电、电生磁。使用的数学工具是矢量分析(可以简单理解成矢量代数和微积分的结合【练:hé】)。
麦克斯韦方(fāng)程组
洛伦兹力方程描述电磁场对场源的力的作用。使用的数学工[pinyin:gōng]具是矢量代数。
3.相(练:xiāng)对论力学
由狭义(繁体:義)相对论、广义相对论这两个部分组成。
狭义相对(繁:對)论可以归到经典电动力学中,是对经典力学的俢正。主要内容是洛伦兹变换。接近光速时,钟变慢、尺变短、物变沉,质能转化这些澳门银河结论都出自狭义相对论(这些结论都源于洛伦兹变换)。使用的数学工具:微积分、闵氏几何。(再提一句,不懂麦克斯韦方程组是没资格说自己懂狭义相对论的)
洛伦兹(繁体:茲)变换
至于广义相对论,基本思想是[shì]:时空告诉物质如何运动,物质告诉[繁体:訴]时空如何弯曲。主要内容是爱因斯坦场方程(二阶非线性偏微分张量方程,看不懂就对了)。使用的数学工具是黎曼几何、张量分析。
爱因斯《pinyin:sī》坦场方程
4.热力学和统计力学(繁体:學)
自然是分为:热力学、统计力【练:lì】学。
热力《练:lì》学描述宏观现象,是统计力学的宏观表述。主要内容是热力学四定律。第零定律lǜ :热平衡。第一定律:能量守恒
第二定律:熵增(可以由克劳修斯不等式得到)。第三定律(练:lǜ):绝对零度不可达。理想[xiǎng]气状态方(pinyin:fāng)程也是其基本内容。使用的数学工具:微积分
克(繁:剋)劳修斯不等式
统计力学描述(pinyin:shù)微观粒子运动的统计规律,是热{练:rè}力学的微观表述。主要(拼音:yào)内容是玻尔兹曼速率分布律、能量均分原理。使用的数学工具:微积分、概率论与数理统计、……。
5.非相对[duì]论量子力学
至少有yǒu 矩阵力学、波动力学、路径积分这三种形式。
只提一下波动力学,主要内容是薛定谔方程(偏微分方程)。学【xu极速赛车/北京赛车é】量子力学时不学薛定谔方程,就像学牛顿力学时不学牛顿第二定律。
至于使用的数学工《pinyin:gōng》具,有:微积分《读:fēn》、变分法、线性代数、矢量分析、复变函数。(不懂希尔(繁体:爾)伯特空间,没资格说自己学过量子力学,比如我)
薛定谔《繁体:諤》方程
上面这些(拼音:xiē)内容仅仅只是基础知识,如果如今的物理学大厦相当于高中数学,那上面的内容(拼音:róng)仅仅相当于加减乘除。
至于这些基础之上有什么《繁:麼》?
现代流体力学、现代声学(繁体:學)、量子统澳门新葡京计、量子电动力学、弹性介质力学、量子场论、量子色动力学、凝固态物理、标准粒子模型、混沌理论、弦论、M理论、……
(路漫漫其修远[拼音:yuǎn]兮)
目前的高中物理知识力学和电磁学是高中物理的大头,咱们对标一下上面的内容。
高gāo 中力学-----理论力学
理论力学的(拼音:de)三个部分,高中的力学只涉及到了牛顿力学(占33%左右)。
牛顿力学中有两个重《读:zhòng》要的守恒定律:动量守恒和角动量守恒,而高中力学完全不提角动量,这直接就让知识[繁:識]大幅缩水(占18%左右)。
之前提《pinyin:tí》到过,牛顿第二定律本身就是个常微分方程。而不懂微积分fēn ,你怎么能懂微分方程?不懂微分方程,你又怎么能懂牛顿第二定律?(占9%左右)
得到《拼音:dào》结果:高中力学只占理论力学的9%左右。
高中《读:zhōng》电磁学-----经典电动力学
高中电磁学有洛伦兹力方(练:fāng)程,这一点还不错,但是经典电动《繁:動》力学的大头是麦克斯韦方程组!
看看麦克斯【练:sī】韦方程组的四个方程:(每个方程占比10%;洛伦兹力《lì》方程占比10%;集齐麦克斯韦方程组全套方程,占比50%)
1.描述电场有散无(wú)旋的高斯定律。(无公式,0%)
2.描述磁场有旋无散的(读:de)高斯磁定律。(无公式,0%)
3.描述(shù)磁生电的电磁感应定律。(有公式,但没有反映涡旋电场,5%)
4.描述电生磁的全电流定律。(无公(读:gōng)式,0%)
得到结果:高中电磁学只占经典电动力学学的15%左右(pinyin:yòu)。
至于高中物理的其它内容{练:róng},占高考物理卷的分值不大,大部分高中生的精力也不在(pinyin:zài)那上面,就不讨论了。
总结高中力学只占理论力学的9%左右。
高中电磁学只占经典电动力学的15%左(pinyin:zuǒ)右。
而理论力学、经典电动力学仅仅只现代物理的基础知识。
大家觉得,高中(拼音:zhōng)物理再降低要求合适吗?初中物理再降低要求合适吗?
本文链接:http://10.21taiyang.com/Health-Conditions/5275688.html
现代物理第五版微盘下载 当今中国(繁:國)为什么不应该降低物理基础教育的难度?转载请注明出处来源