提綱挈領地學習大學物理

王莉

物理是一門能夠貫穿幾乎所有的自然現象及其運動變化規律的科學，跟我們的生活息息相關。

筆者認為，之所以有學生認為大學物理晦澀難懂，毫無頭緒，是因為沒有抓住物理的脈絡，學習欠缺章法。從事大學物理教學多年，有一些想法愿與大家一同分享。

大學物理主要包括經典物理和近代物理。其中經典物理研究的是宏觀物體的低速運動，包括質點力學、剛體力學、機械波、熱學、電磁學和波動光學。近代物理包括愛因斯坦的相對論和量子物理，分別研究的是宏觀物體的高速運動問題和微觀粒子之間的相互作用。

質點力學，包括運動學和動力學兩部分。運動學中位置矢量，位移，速度，加速度這幾個物理量的定義和物理意義要清楚，結合高數知識理解各物理量間的微積分關系。動力學以牛頓三定律為基礎，由此推導出的動量定理及其守恒定律和動能定理以及機械能守恒定律。

剛體力學中，對比質點的定義，理解剛體模型建立的理想條件。其重點在于兩者之間的類比。轉動定律類比于牛二定律，轉動慣量類比于質量，力矩類比于力，角加速度類比于加速度等等。

狹義相對論力學的學習，就要摒棄經典物理的時空觀，從愛因斯坦的兩個基本假設出發，建立起俠義相對論的時空觀，才能理解同時同地的相對性，動尺縮短，時間延緩這些相對論效應。

機械振動，重點在于運動微分方程和運動方程的建立，注意理解ω的物理意義，由此可以得出簡諧振動周期和頻率是由系統決定的，而振幅和初相是由已知條件決定的。

機械波，重點在于波函數的建立，明確機械波是機械振動在介質中的傳播，就不難理解質點的位移是介質中質點位置和時間的函數。由波函數求振動方程，波形方程，波速，波長，兩質點間的相位差是考點。

氣體動理論，是從微觀角度出發，把宏觀量與微觀量聯系起來。著重理解理想氣體狀態方程中各個宏觀量P、V、T的微觀意義。由微觀角度的能量按自由度均分定理，推導出宏觀的理想氣體內能公式。由麥克斯韋速率分布率的歸一化條件，理解平均速率，最概然速率和方均根速率以及速率分布曲線的物理意義。

熱力學基礎，研究的是宏觀的熱學規律。熱力學第一定律研究的是系統吸熱、做功跟內能變化之間的關系。通過熱一定律在幾個典型過程的應用，理解功和熱量是過程量，內能是狀態量。熱力學第二定律說明的是自然界一切熱力學過程都是有方向性的不可逆的，可以有無數種表述。

以上是大學物理一的內容，篇幅關系，大學物理二的內容待續。希望能拋磚引玉。

編輯 楊兆東