怎么样学好物理 应该怎么做?

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共同创作人 Bess Ruff

在本文中:理解基本的物理概念使用提分策略在物理学科上全力以赴

有些幸运儿能够毫不费力地学好物理。但其他人想取得好的物理成绩必须付出大量的努力。幸运的是,通过学习重要的基础技能并经常练习,几乎所有人都能掌握自己物理教材中的知识。但是,更好地理解物理甚至比取得好成绩更加重要,因为控制世界运作方式的是一些看似神秘的力量,而更好地理解物理能够帮助我们了解这些力量。

部分 1理解基本的物理概念

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1记住基本常数。在物理学中,某些力被赋予了数字常数,如地球重力的加速力。简而言之,就是无论在何处使用,无论如何使用,这些力通常以相同的数字表示。记住最常用的常数及其单位是一种聪明的做法,因为考试时试卷通常不会提供这些常数。以下是物理学中一些最常用的常数:

重力(地球):9.81 米/秒2

光速:3 × 108 米/秒

摩尔气体常数:8.32 焦/(摩?开)

阿伏伽德罗常数:6.02 × 1023/摩

普朗克常数:6.63 × 10-34 焦·秒

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2记住基本方程。物理学用方程描述了作用于宇宙的许多不同力之间的关系。有些方程非常简单,而有些则非常复杂。解决简单问题和复杂问题时,记得一些最简单的方程并知道如何应用它们是至关重要的。即使是解决难度很高、令人困惑的问题,方法通常也是使用几个简单的方程,或对方程进行变形,使之适应新的情境。这些基本方程是物理学中最容易学习的部分,如果能深入了解它们,在面临任何复杂问题时,你至少能够了解问题的某些部分。以下是几个最重要的方程:[1]

速度 = 位移/时间 (dx/dt)

加速度 = 速度变化/时间

当前速度 = 初速度 + (加速度 × 时间)

力 = 质量 × 加速度

动能 = (1/2)质量 × 速度2

功 = 移动距离 × 力

功率 = 做功/时间

动量 = 质量 × 速度

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3研究基本方程的推导。记住基本方程是一回事,理解这些方程“为何”能起作用则完全是另一回事。如果可以,请花时间学习各个基本物理方程的推导过程。这能够帮助你更清楚地理解方程之间的关系,并使你的问题解决能力更加全面。基本理解方程的原理后,它们就不再是大脑中死记硬背的字符串了,你能够更有效地应用这些方程。

举个例子,让我们来看一个非常简单的方程:加速度 = 速度变化/时间,即a = Delta(v)/Delta(t)。加速度是导致物体速度发生改变的力量。假设物体在时间t0时的初速度为v0,在时间t时的最终速度为v,由于物体的速度从v0变为了v,我们可以说物体加速了。加速不可能瞬间完成,无论发生的速度有多快,物体以其初速度运动和达到最终速度之间必定有时间差。因此,a = (v - v0/t - t0) = Delta(v)/Delta(t)。

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4学习解决物理问题必需的数学技能。数学常被称为“物理的语言”。扎实的数学基础能够有效地提高你掌握物理问题的能力。有些复杂的物理方程求解甚至需要用到求导数和积分这样专门的数学技能。以下是有助于解决物理问题的数学课题,排序由易到难:

初级代数和代数(用于基本方程和“求未知数”问题)

三角学(用于力学图、旋转问题和夹角问题)

几何(用于处理面积、体积等问题)

初级微积分和微积分(用于物理方程的求导和积分,通常用于高级课题)

部分 2使用提分策略

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1关注每个问题的重要信息。物理问题通常包含干扰信息,即解决问题不需要的信息。看物理问题时,找到题目给出的信息,然后确定你要解决的是什么问题。写出你解决问题会用到的方程,然后将题中的各条信息代入到合适的变量中。忽略不必要的信息,因为它们会拖慢你的解题速度,模糊正确的解题思路。

例如,假设有一辆车的速度在两秒钟内发生了变化,我们需要求出它的加速度。如果车的重量是1,000 kg,初速度为9 m/s,最终速度为22 m/s,我们可以说v0 = 9 m/s,v = 22 m/s,m = 1,000 kg,t = 2 s。如上所述,标准的加速度方程为a = (v - v0/t - t0)。注意,计算中没有涉及物体的质量,所以我们可以忽略汽车重1,000 kg这一事实。

因此,解题过程如下:a = (v - v0/t - t0) = ((22 - 9)/(2 - 0)) = (13/2) = 6.5 m/s2

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2为每个问题使用正确的单位。忘记写单位或用错单位肯定会让你丢掉一些简单的分数。为了确保不在已经解出的问题上失分,一定要根据题目的信息类型,为答案使用正确的单位。下面列出了一些物理中常用的度量单位,注意,一般来说,物理问题总是使用公制单位或国际制单位,几乎没有例外:

质量:克或千克

力:牛

速度:米/秒(有时会用千米/小时)

加速度:米/秒2

能量或功:焦或千焦

功率:瓦

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3不要忘记摩擦力、拉力等小细节。物理问题通常是现实情况的“模型”,也就是说,它们简化了事物实际的运作方式,使情况更容易理解。有时,这意味着问题会故意忽略某些能够改变问题结果的力,如摩擦力。但是,情况并非总是如此。如果问题没有明确说明要忽略这些小细节,并且你有足够的信息,可以在答案中考虑这些因素,请确保你没有漏掉这些细节,以求得最准确的答案。

例如,假设有这样一道题:如果以50牛的力在光滑地板上推一个5千克重的木块,请问木块的加速度是多少?由于F = m × a,看上去似乎只用解出50 = 5 × a这个方程就能回答问题了,十分简单。但在现实世界中,摩擦力会作用于向前移动的物体,有效减少物体受到的推力。解题时如果忽略这一点,算出的结果会稍大于木块实际的加速度。

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4检查答案。难度适中的物理问题常常会涉及到十几次数学运算。任何一次计算错误都会让你得出错误的答案,因此,解题时一定要密切关注你的数学计算,如果有时间的话,请在最后检查你的答案,确保不出现数学方面的问题。

要检查数学计算是否正确,除了重算一遍以外,你还可以运用常识,将问题与现实生活联系起来,看一下答案是否合理。例如,如果要算出一个向前运动的物体的动量(质量×速度),你不会得出一个负数答案,因为质量不可能是负数,而速度只有在朝反方向运动时才可能为负,也就是说,只有在运动方向与参照系中的“前方”相反时,速度才可能是负数。因此,如果得到一个负数答案,那么你很可能在计算过程中犯了什么错误。

部分 3在物理学科上全力以赴

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1课前预习。理想情况下,在课堂开始讲解前,你就应该对新的物理概念有一定的了解。因此,试着提前一天预习第二天课堂上即将讲解的内容。不要把注意力放到该部分内容的精确数学计算上,在这一阶段,重点是掌握一般概念,并努力掌握正在讨论的内容。这会为你打下坚实的知识基础,你能够在此之上运用课堂中学到的数学技能。

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2课堂上注意听讲。老师会在课上讲解你预习时遇到的概念,并阐释教材中你不太明白的内容。你应该做笔记,并多问问题。老师可能会讲解课题内容中的数学计算。这时,即使不记得各个方程的准确推导过程,你也应该对计算所代表的含义有一个大致的概念,对教材拥有这种“感觉”是一笔巨大的财富。

如果在课后还有遗留的问题,你可以向老师提问。提的问题越具体越好,这样,老师会知道你有听讲。如果不忙的话,老师可能会安排一次辅导,为你讲解教材,帮你理解上面的内容。

你甚至可以问一下你的教授或老师,看看他们是否愿意让你录下讲课内容,以便让你以后能再听一遍。这样一来,再次听过讲课内容后,你可以针对仍然不太明白的部分进行提问。

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3在家里复习笔记。为了完成学习任务,完善自己的物理知识,在家中时,只要有机会,你就应该花点时间复习一下笔记。这样做有助于你牢记今天课堂中学到的知识。记笔记和复习笔记之间间隔的时间越长,记忆的难度就越大,概念看上去也会越发“陌生”,因此,在家时你应该主动复习笔记,以巩固自己的知识。

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4解决实际问题。和数学、写作或编程一样,解决物理问题是一种心智技能。你用得越多,就会觉得它越简单。如果你正在努力学习物理,一定要多做解题练习。这样做既有助于备考,又能在读题过程中帮你加深对许多概念的理解。

如果对自己的物理成绩不满意,不要觉得做完老师布置的作业就够了。你应该付出额外的努力,做一些平时不会遇到的题。这些题可以是教材上老师没有布置的习题,网上的免费习题,甚至是物理练习册(通常可以在书店的教辅区买到)中的习题

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5使用可以得到的助力。面对难学的物理课程,你不必孤军奋战,根据你的教育环境,有许多不同的方法可以获得帮助。寻求并使用你需要的帮助资源,来更好地理解你的物理教材。尽管有些需要花钱,但大部分学生至少可以获得几种免费的帮助资源。如果你在物理学习方面需要帮助,你可以向许多对象求助,以下仅仅是一些示例:

你的老师(通过课后辅导)

你的朋友(通过学习小组和一起做作业)

家教(私人聘请或学校委派)

第三方资源(如物理习题册、可汗学院这样的教育网站等)

小提示

专注于概念。对于正在发生的事情,在大脑中形成一个“图景”有助于解决问题。

培养数学技能。高级物理学通常会用到数学,特别是微积分。确保你知道如何建立积分,以及如何使用换元法和分部法来求解。

解题时注意细节。计算时不要忘了摩擦力,也不要忘了取右轴的转动惯量。

学习推导过程。

与同学或朋友讨论你的笔记和课题。你们双方都会因此获益。

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