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学:先警告一下!这部分内容有些长且枯燥。1.理论力学分为3大部分:牛顿力学、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。牛顿第二定律拉格朗日力学、哈密顿力学的主要思想是极值原理(也叫最小作用量原理)。使用的基本数学工具都是变分法(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。欧拉-拉格朗日方程哈密顿-雅可比方程2.经典电动力学可以分为两部分: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: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)。

麦克斯韦方程组洛伦兹力方程描述电磁场对场源的力的作用。使用的数学工具是矢量代数。3.相对论力学由狭义相对论、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,不懂麦克斯韦方程组是没资格说自己懂狭义相对论的)洛伦兹变换至于广义相对论,基本思想是:时空告诉物质如何运动,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。爱因斯坦场方程4.热力学和统计力学自然是分为: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到)。第三定律:绝对零度不可达。理想气状态方程也是其基本内容。使用的数学工具:微积分。克劳修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。

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