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。
物理学的其中一个知识体系是五大力[拼音:lì]学:
先警告一下!这部分内容有些xiē 长且枯燥。
1.理论{练:lùn}力学
分为3大部分:牛顿力学、拉格《pinyin:gé》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{练:jiā}都知道)。使用的基本数学工具是微积分,牛顿第二(èr)定律其实是个常微分方程(F=ma?外行{练:xíng}才用!)。牛顿力学的内容还可以加上万有引力定律。
牛顿(繁娱乐城:頓)第二定律
拉格朗日力学、哈密(mì)顿力学的主要思想是极值原理(也叫最小作用量原理)。使用的基本数学工具jù 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。哈密顿力学的主要内容[练:róng]是哈密顿-雅可比方程。这两个方程可以(读:yǐ)用勒让德变换相互转换。
欧拉{lā}-拉格朗日方程
哈密顿-雅(读:yǎ)可比方程
2.经典(读:diǎn)电动力学
可《pinyin:kě》以分为两部分: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)。这4个方程分别描述[读:shù]:电场、磁场、磁生电、电生磁。使用的数学工具是[读:shì]矢量分析(可以简单理解成矢量代数和微积分的结合)。
麦克斯韦方程组[繁体:組]
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[皇冠体育pinyin:gōng]具是矢量代数。
3.相对(繁体:對)论力学
由狭义相对论、广义相对论这两liǎng 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(拼音:biàn)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《de》)
洛伦兹(zī)变换
至于广义相对论,基本思想【xiǎng】是:时空告{读:gào}诉物质如何运动,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[读:yīn]斯坦场方程
4.热力学[xué]和统计力学
自然是分为:热力学、统计力lì 学。
热力学描述宏观现象,是统计力学的宏观表述。主要内容是热力《pinyin:lì》学[繁:學]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到)。第三定律【lǜ】:绝对零度不可达。理想气状态方程也是其基本{读:běn}内容(练:róng)。使用的数学工具:微积分
克劳修斯不等式
统计力学描述微观粒子澳门永利运动的统计规律,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[练:yòng]的数学工具:微积分、概率论与数理统计、……。
5.非相对论量子{练:zi}力学
至少有矩阵力学、波动力学、路径积分这三种形{xíng}式。
只提一下波动力学,主要内容是薛定谔[繁:諤]方程(偏微分方程)。学量子力学时不学薛定谔方程,就像《读:xiàng》学牛顿力学时不学牛顿第二定律。
至于使用的数学工具,有:微积分、变分法[读:fǎ]、线性代数、矢量分析、复变函数。(不懂希尔伯特空间,没资格说自己学过量子力学,比《pinyin:bǐ》如我)
澳门新葡京薛定谔è 方程
上面这些内容仅仅只是基础知识,如(读:rú)果如今的物理学大厦相当于高中【zhōng】数学,那上{读:shàng}面的内容仅仅相当于加减乘除。
至于这些基[读:jī]础之上有什么?
现代流体力学、现代声学、量子统计、量子电动力学、弹性介质力学、量子场论、量子(练:zi)色动力学、凝固态物理、标准粒子模型、混沌理论、弦(繁:絃)论、M理论、……
(路漫漫其修远兮[读:xī])
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{练:gāo}中力学-----理论力学
理论力学的三个部分,高中的力学只涉及到了(繁体:瞭)牛顿力学(占33%左右)。
牛顿力学中有两(繁体:兩)个重要的守恒定律:动量守恒和角动量守恒,而高中力学完全不提角动量,这直接就让知识大幅【fú】缩水(占18%左右)。
之前提到过,牛顿【dùn】第二定律本身就是个常微分方程。而不懂(读:dǒng)微积分,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)
得到结果(guǒ):高中力学只占理论力学的9%左右。
高中电磁学-----经典电动力学(繁:學)
高中电磁学有《拼音:yǒu》洛伦兹力方程,这一点还(繁:還)不错,但是经典电动力学的大[练:dà]头是麦克斯韦方程组!
看看麦克斯韦方程组的(练:de)四个方程:(每个方程占比10%;洛伦兹力方程占比10%;集齐麦克斯韦(繁体:韋)方程组全套方程,占比50%)
1.描述电场有散《sàn》无旋的高斯定律。(无公式,0%)
2.描述磁场有旋《繁:鏇》无散的高斯磁定律。(无公式,0%)
3.描述磁生电的电《繁:電》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{世界杯练:quán}电流定律。(无公式,0%)
得到结果{读:guǒ}:高中电磁学只占经典电动力学学的15%左右。
至于高中物理的其它内容,占高考物理卷的分值不大,大部分高中生的(读:de)精力也不在那上面,就不讨(繁体:討)论了。
总结高中力学只占理论力学的9%左右。
高中电(繁:電)磁学只占经典电动力学的15%左右。
而理论力学、经典电动力学仅仅只现代物《读:wù》理的基础知识。
大家觉得,高中物理再降低要求合适吗?初中[读:zhōng]物理再降低要求合适吗?
本文链接:http://21taiyang.com/Gyms/5275688.html
现代物理第五版微盘下载 当今中国为什么[繁体:麼]不应该降低物理基础教育的难度?转载请注明出处来源