高中物理究竟有多简单？说出来你可能不信

smile929

高中物理，很难吗？
请别说难，高中物理已经很简单了，ok？
需要降难度？
高中物理已经这么简单了，还有再降的余地吗？
如果你不信，那么下面的内容会让你明白：高中物理究竟有多简单？


先看一些目录
我们以《朗道理论物理学教程》（俗称“朗道十卷”）为例，先看一看目录。
这套教程总共有10本书，为了节省时间，我们在此只看其中最薄的1本书《朗道理论物理学教程.力学》，它的目录如下：

第一章 运动方程
1 广义坐标
2 最小作用量原理
3 伽利略相对性原理
4 自由质点的拉格朗日函数
5 质点系的拉格朗日函数
第二章 守恒定律
6 能量
7 动量
8 质心
9 角动量
10 力学相似性
第三章 运动方程的积分
11 一维运动
12 根据振动周期确定势能
13 约化质量
14 有心力场内的运动
15 开普勒问题
第四章 质点碰撞
16 质点分裂
17 质点弹性碰撞
18 质点散射
19 卢瑟福公式
20 小角度散射
第五章 微振动
21 一维自由振动
22 受迫振动
23 多自由度系统振动
24 分子振动
25 阻尼振动
26 有摩擦的受迫振动
27 参变共振
28非简谐振动
29 非线性振动中的共振
30 快速振动场中的运动
第六章 刚体的运动
31 角速度
32 惯量张量
33 刚体的角动量
34 刚体运动方程
35 欧拉角
36 欧拉方程
37 非对称陀螺
38 刚体的接触
39 非惯性参考系中的运动
第七章 正则方程
40 哈密顿方程
41 罗斯函数
42 泊松括号
43 作为坐标函数的作用量
44 莫培督原理
45 正则变换
46 刘维尔定理
47 哈密顿-雅可比方程
48 分离变量
49 浸渐不变量
50 正则变量
51 浸渐不变量守恒的准确度
52 条件周期运动

以上就是那本书正文部分的目录。


我知道，网上有很多人说“朗道十卷”非常难，不是一般人能看懂的。
但是，平心而论，至少在《朗道理论物理学教程.力学》这本书中，介绍的都是非常基础的力学知识。
如果有人认为我在开玩笑，不妨看一看《通向实在之路》，那里面用纤维丛理论解释力学原理，看完以后，你就会知道《朗道理论物理学教程.力学》究竟有多基础。
正是因为那本书的内容对于现代物理来说很基础，而且高中物理的主要内容就是力学知识，我才会选择那本书，并列出它的目录。
列出目录，是为了让大家能够直观对比高中物理知识点（我也会在下文中带大家对比）。


高中物理的占比
在《朗道理论物理学教程.力学》的目录中，高中物理仅仅提到了：

3 伽利略相对性原理
6 能量
7 动量
8 质心
11 一维运动
15 开普勒问题
16 质点分裂
17 质点弹性碰撞
21 一维自由振动
22 受迫振动
25 阻尼振动
31 角速度

仅从数量上看，高中物理知识大概占整个目录的23%
有人可能会认为：

23%也不是特别少嘛，这说明高中物理还是很有水平的。

如果你也这么想，那就大错特错。

我必须提醒大家，高中物理对于上面那些内容，仅仅只是“提到了”，没做进一步探讨。

比如动量这个概念，在《朗道理论物理学教程.力学》中，是这样讲述的：





至于高中物理介绍的动量是什么，我就不具体展示了，大家可以自行翻阅高中物理教材。
其他概念也一样，高中物理仅仅只是“提到了”，没做进一步探讨，导致学生对那些概念的理解完全不到位。
当然，可能有人会说：

什么叫理解不到位？
什么叫理解到位？
你不会想把每个学生都按物理学家的标准培养吧？

其实，我说的“理解不到位”仅仅只是说：没见过基础知识。

现代物理的基础

很多人可能看不下去了，我老是说基础、基础、基础、……，那到底什么才算得上是基础？
我个人认为，基础必须涵盖：

微分方程
级数展开

没错，这是数学知识，而且是目前到大学才开始教的知识。
但对于物理学的学习来说，这也确实是基础得不能再基础的预备知识。如果不会这些基础知识，那物理就没法学了，还不如随便看看网上的科普视频。
至于它们为什么是学习物理必备的基础知识？
如果你不了解，可以接着往下看。


微分方程，它的重要之处，我可以简单说一说：几乎一切物理原理都是用微分方程表达的。

描述力与运动的牛顿第二定律。
描述电磁现象的麦克斯韦方程组。
描述引力与时空弯曲的爱因斯坦场方程。
描述低速量子世界的薛定谔方程。
……

它们统统都是微分方程，甚至可以说，理论物理学，几乎就是：列微分方程，解微分方程。
如果不学微分方程就去学物理，那就相当于：大字不识一个，就去看书，顶多看看书上的插图。


级数展开，它的重要之处，我也可以简单说一说：级数展开就是让人学会做“近似”，用简单的运算模拟复杂的功能。
高中物理最大的特点是：理想化。
比如：光滑的斜面、不计空气阻力、质量可以忽略的弹簧、……
但现实不会理想化，这导致很多实际的物理问题都非常复杂，很少有精确解，只能找近似解。不懂得近似，就无法理解不同物理理论之间的差异。
级数展开，就是一种找近似解的方法，并且还能判断近似解的近似程度有多高。
说完了数学基础，我顺便再说一下物理基础。
什么是最基础的物理原理？
很多人都给出过自己的答案，但如果只能选一条原理，那恐怕所有正经学过物理的人都会选：最小作用量原理。
但在高中物理中，竟然对它没有一丝一毫，哪怕是纯文字科普的介绍！

它们宁可扯一堆让人眼花缭乱的强核力的性质，也不肯提一句最小作用量原理，尽管这个原理的思想并不难理解。

至于那条原理究竟有多重要？
我可以这么说：一切物理理论，注意，是一切，一切物理理论，都可以看作是最小作用量原理的具体应用。只要学会这条原理，你对物理学就一通百通了。


负担，究竟是什么？
很多人可能会说：

你写了这么多，有啥用？
高中生学现在的高中物理就够头疼了，你有没有调查过高中生的学习情况？
还嫌高中物理不够难？你就是站着说话不腰疼！

我承认，现在的高中物理确实让很多学生头疼。
但是，真正的问题是，高中物理让学生头疼的原因究竟是什么？
我认为关键是这两点：

简单的知识复杂考
限时考试

真要是说起物理知识，高中物理还真没啥干货。


什么叫：简单的知识复杂考？
上文提到过微分方程，其实真正的物理问题就是：列微分方程，解微分方程。就这么直接，没那么多弯弯绕绕。
而高中物理却反其道而行之，专门不学微分方程，专门在考试题里设置各种弯弯绕绕。
什么叫：限时考试？
测一下答完整份试卷所需平均时间，如果是100分钟，那就把考试时间限制在70分钟以内，甚至60分钟以内，保证大部分人做不完题。
当然，上面这两种方法还是有很大效果的，充分发挥了考试的筛选功能，仅仅只是和正经物理知识不太沾边而已。