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初高中物理对比

来自奇葩栖息地
Microcandela讨论 | 贡献2021年5月29日 (六) 04:44的版本 →‎力学
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众所周知,初中物理和高中物理的理念并不相同,几乎背道而驰。初中物理是文科

此页面会对初中物理的不合理之处进行列举,并与高中物理进行比较。当然,也会引入更为严谨的物理概念。

若无特殊说明,文中初中物理教材内容默认选自苏科版教材,高中物理教材内容默认选自人教版教材。

力学

质点运动学

初高中对比

初中物理的运动学章节位于八年级上册第五章。

整本八上教材只出现了一个公式:[math]\displaystyle{ v=\frac{s}{t} }[/math],而这甚至在小学都人尽皆知。同时,初中仅介绍了匀速直线运动。

高中物理的运动学位于必修一的第一、二章。首先,它介绍了质点、参考系、时间和位移的概念。

初中的速度是标量,而速度实际上是矢量。这是由于初中的速度是用路程([math]\displaystyle{ s }[/math])这个标量得到的,而高中的速度则是用位移([math]\displaystyle{ x }[/math])这个矢量得到的。另外,速度的大小称作速率,是一个标量。

  • [math]\displaystyle{ v=\frac{\Delta x}{\Delta t} }[/math]

而在直线运动中,高中物理介绍的是匀变速直线运动。这就需要引入加速度([math]\displaystyle{ a }[/math])这个物理量。

  • [math]\displaystyle{ a=\frac{\Delta v}{\Delta t}=\frac{v_{t}-v_{0}}{t} }[/math]

随之而来的是公式:

  • [math]\displaystyle{ v=v_{0}+at }[/math]
  • [math]\displaystyle{ x=\frac{v_{0}+v}{2}t=v_{0}t+\frac{1}{2}at^{2} }[/math]

以及其推论:

  • [math]\displaystyle{ v_{t}^{2}-v_{0}^{2}=2ax }[/math]
  • [math]\displaystyle{ v_{\frac{t}{2}}=\frac{v_{0}+v_{t}}{2}=\overline{v}=\frac{x}{t} }[/math]
  • [math]\displaystyle{ v_{\frac{s}{2}}=\sqrt{\frac{v_{0}^{2}+v_{t}^{2}}{2}} }[/math]
  • [math]\displaystyle{ \Delta x=aT^{2} }[/math]

相比之下,初中物理显得极其苍白无力。

更为严谨的补充

在匀速直线运动中,速度是位移与所用时间的比值: [math]\displaystyle{ v=\frac{x}{t} }[/math]

在变速运动中,速度分为平均速度和瞬时速度。平均速度为[math]\displaystyle{ \overline{v}=\frac{\Delta x}{\Delta t} }[/math]。瞬时速度为[math]\displaystyle{ \Delta t }[/math]趋近于零时的平均速度,数学表达式为[math]\displaystyle{ v=\mathop{{ \text{lim} }}\limits_{{ \Delta t \to 0}}\frac{{ \Delta x}}{{ \Delta t}}=\frac{\mathrm{d}x}{\mathrm{d}t} }[/math]

在变速运动中,平均加速度为[math]\displaystyle{ \overline{a}=\frac{\Delta v}{\Delta t} }[/math]。瞬时加速度为[math]\displaystyle{ \frac{\Delta v}{\Delta t} }[/math]趋近于零时的平均加速度,数学表达式为[math]\displaystyle{ a=\mathop{{ \text{lim} }}\limits_{{ \Delta t \to 0}}\frac{{ \Delta v}}{{ \Delta t}}=\frac{\mathrm{d}v}{\mathrm{d}t} }[/math]

力学基础

初高中对比

初中:

  • [math]\displaystyle{ G=mg }[/math]

高中:

  • [math]\displaystyle{ G=mg }[/math]
  • [math]\displaystyle{ F=kx }[/math]
  • [math]\displaystyle{ f={\mu}F_{N} }[/math]