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物理水平考基【读:jī】础知识 当今中国为什么不应该降低物理基础教育的难度?

2025-03-04 03:50:05Shooter-GamesGames

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(zhōng)一个知识体系是五大力学:

先警告一下《拼音:xià》!这部分内容有些长且枯燥。

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1.理《读:lǐ》论力学

分为3大部分:牛顿力{读:l娱乐城ì}学、拉格朗日力学、哈密顿力学。

牛顿力学主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。

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牛顿第二[拼音:èr]定律

拉格朗日力学、哈密顿(繁体:頓)力学的主要思想是极值原理(也叫最小作【练:zuò】用量原理)。使用的基本数学[繁:學]工具都是变分法(比微积分略难的数学)。

拉格朗日力学的主要内容是欧拉-拉格朗日方程。哈密顿力学的主要{yào}内容是哈密顿-雅可比方程。这两个方程可以用勒让德变换相互转换(繁体:換)。

欧拉-拉格朗日方(pinyin:fāng)程

哈密顿-雅可比(拼音:bǐ)方程

2.经典电澳门新葡京动力(lì)学

可以分为两部分:麦克斯韦方程组、洛伦兹《繁体:茲》力方程。

麦克斯韦方程组描《拼音:miáo》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)。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(pinyin:jiě)成矢量代数和[练:hé]微积分的结合)。

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麦[繁体:麥]克斯韦方程组

洛伦兹力方程描述电磁场对场源的力(读:lì)的作用。使用的数学工具是矢量代数。

3.相对【练:duì】论力学

由{练:yóu}狭义相对论、广义相对论这两个部分组成。

狭义相对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《繁体:茲》变换。接近光速时,钟变慢、尺变短、物变沉,质能转化这些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(pinyin:sī)韦方程组是没资格说自己懂狭义相对论的)

洛伦兹变换(繁:換)

至于广义相对论,基本思想是:时空告诉(繁体:訴)物质如何运动,物质告诉时空如何弯曲。主要内容是爱因斯坦场方程(二{pinyin:èr}阶非线性偏微分张量方程,看不懂就对了)。使用(pinyin:yòng)的数学工具是黎曼几何、张量分析。

爱因斯坦场(繁:場)方程

4.热力学(繁:學)和统计力学

自然是分为{练:wèi}:热力学、统计力学。

热力学描述宏观现象,是统计力学的宏观表述。主要内容是热(繁:熱)力学四定律。第零定律: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[练:dé]到)

第三定律:绝对(繁体:對)零度不可达。理想气状态方程也是其基本内容。使用的数学工具:微积(繁:積)分。

克劳修(繁体:脩)斯不等式

统计力学描述微观粒子运动的统计规律,是热力学的微观表述。主要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(pinyin:gài)率论与数理统{繁体:統}计、……。

5.非相对澳门威尼斯人{pinyin:duì}论量子力学

至少有矩阵力学、波动力学、路径积分这(繁体:這)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)。学量子力学时不学[繁体:學]薛定谔方程,就像学牛顿力学[繁:學]时不学牛顿第二{èr}定律。

至于使用[pinyin:yòng]的数学工具,有:微积分、变分法、线性代数、矢量分析、复变{练:biàn}函数。(不bù 懂希尔伯特空间,没资格说自己学过量子力学,比如我)

薛定{dìng}谔方程

上面这些内容仅仅只是基础知识,如果如今的物理学大厦(shà)相当于高中数学,那上面的(de)内容仅仅相当于加减乘除。

至于这些基础《繁体:礎》之上有什么?

现(繁:現)代流体(繁体:體)力学、现代声学、量子统计、量子{练:zi}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{练:màn}漫其修远兮)

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。

高中力学-----理论力学(xué)

理论力学的三个部分,高中的力学只涉及到了牛顿【pinyin:dùn】力学(占33%左右)。

牛顿力学中有(yǒu)两个重要{pinyin:yào}的守恒定律:动量守恒和角动量守恒,而高中力学【练:xué】完全不提角动量,这直接就让知识大幅缩水(占18%左右)。

之前提到过,牛顿第二定律本身就是个常微分方程。而不懂微积分,你怎么能懂微分方程?不懂微分方[练:fāng]程,你又怎么【me】能懂牛顿第二定律?(占9%左右)

得到结果:高中力学只占理论力学的9%左右(读:yòu)。

高中电澳门博彩磁学-----经典电动力(pinyin:lì)学

高中电磁学有洛《拼音:luò》伦兹力方程,这一点还不错,但是经典电{练:diàn}动力学的大头是麦克斯韦方程组!

看看麦克斯韦(繁体:韋)方程组的四个方程:(每【练:měi】个方程占比10%;洛伦兹力方{fāng}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《澳门伦敦人繁体:場》有散无旋的高斯定律。(无公式,0%)

2.描述磁场有旋无散的高斯磁定律。(无公《拼音:gōng》式,0%)

3.描述磁生电的电磁感应定律。(有公式shì ,但没有反映涡旋电场,5%)

4.描述电(读:diàn)生磁的全电流定律。(无公式,0%)

得到结果:高中电磁学只占经典电动力(lì)学学的15%左右。

至于[繁:於]高中物理的其它内容,占高考物理卷的(pinyin:de)分值不(bù)大,大部分高中生的精力也不在那上面,就不讨论了。

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总结

高中力学只占理论力学的9%左右。

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高中电磁学只(繁:祇)占经典电动力学的15%左右。

而理论力学、经《繁体:經》典电动力学仅仅只现代物理的基础知识。

大家觉(繁体:覺)得,高中物理再降低要求合适吗?初中物理再降低要求合适吗?

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