欢迎来到奇葩栖息地!欢迎加入Discord服务器:XfrfHCzfbW本站借助问谛居的服务器搭建,感谢倾情援助。本站处于基础建设阶段,欢迎参与建设工作。不会编辑?请至这里学习Wikitext语法。

初高中物理对比

来自奇葩栖息地
该页面的编辑正在进行中。

请帮助我们扩充或改进这篇文章。讨论页可能包含一些建议。

此页面使用了SimpleMathJax扩展渲染的TEX公式。

这些公式被包含在<math><chem>标签中,请稍等片刻等待前端渲染。

初中物理是文科。

——夏军

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。

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,初中的运动学显得极其苍白无力。甚至还不如小学数学(?)

在这之后,高中物理还介绍了自由落体运动。这里提到了在初中没有名分的“[math]\displaystyle{ g }[/math]”。它在初中仅仅“是一个比值”,大小为[math]\displaystyle{ 10\mathrm{N/kg} }[/math]。 这是因为初中并没有加速度的概念,也就不可能进一步介绍。而在高中物理,明确了所谓的“[math]\displaystyle{ g }[/math]”其实是自由落体加速度,又称重力加速度。在一般的计算中,[math]\displaystyle{ g }[/math][math]\displaystyle{ 9.8\mathrm{m/s^{2}} }[/math][math]\displaystyle{ 10\mathrm{m/s^{2}} }[/math][math]\displaystyle{ g }[/math]的单位既可以是[math]\displaystyle{ \mathrm{m/s^{2}} }[/math],也可以是[math]\displaystyle{ \mathrm{N/kg} }[/math],这涉及到牛顿第二定律的内容。

在书中,自由落体运动存在2个公式变式:

  • [math]\displaystyle{ v=gt }[/math]
  • [math]\displaystyle{ h=\frac{1}{2}gt^{2} }[/math]

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]

质点静力学

初高中对比

初中物理的力学章节位于八年级下册第八章。

此章中只出现了一个公式:[math]\displaystyle{ G=mg }[/math],并介绍了力的基本概念、弹力、重力、力的示意图、摩擦力(滑动摩擦力)以及牛顿第三定律(未出现定律名称,表述为“力的作用是相互的”)等内容。总的来说,初中的力学这一章中的大部分概念和高中差别并不大。

高中物理的力学章节位于必修一第三章,介绍了重力、弹力、摩擦力、牛顿第三定律、力的合成与分解和共点力的平衡等内容。其中出现了以下公式:

  • [math]\displaystyle{ G=mg }[/math]
  • [math]\displaystyle{ F_{f}=kx }[/math]
  • [math]\displaystyle{ F_{f}=\mu F_{N} }[/math](以及变式[math]\displaystyle{ \mu =\frac{F_{f}}{F_{N}} }[/math])

[math]\displaystyle{ F_{f} }[/math]常被直接记作[math]\displaystyle{ f }[/math]

在初中的力学章节中,最大的问题就是关于摩擦力的表述:

一个物体在另一个物体表面上滑动时,会受到阻碍它运动的力,这种力叫做滑动摩擦力。

[取自八年级下册第八章]

鉴于初中没有提到静摩擦力,这显得更加不可理喻。只学过初中物理的同学会很痛苦,他们会觉得“摩擦力是个坏蛋”,只能阻碍运动。而实际上,摩擦力只是阻碍相对运动(滑动摩擦力)或相对运动趋势(静摩擦力),而不是阻碍运动。随便举一个例子,传送带上的物体受到摩擦力,但其并没有阻碍物体的运动。

质点动力学

电磁学

光学

热学

近代物理学